F&E-PROJEKT

cirp präsentiert den weltweit ersten überwiegend mit PolyJetTM hergestellten, pneumatischen Roboter

3D-Druck ist in aller Munde. Wie weit die Funktionsintegration gehen kann, haben die Partner des Forschungsprojektes DIMAP eindrucksvoll unter Beweis gestellt.

cirp Festo Automatisierung High-Tech-Produktion

DIMAP ist ein fachübergreifendes, von der EU gefördertes Forschungsvorhaben zur Entwicklung von neuartigen 3D-Druckmaterialien, die in der PolyJetTM-Technologie zum Einsatz kommen. Im Projekt DIMAP, "Novel nanoparticel enhanced Digital Material for 3D Printing and their application shown for robotic and electronic industry", an dem 12 Partner aus 5 Ländern beteiligt waren und von PROFACTOR koordiniert wurde, wurden Tinten genannte Materialien mit speziellen thermischen und elektrischen Leitfähigkeiten entwickelt. Sie sind in ihrer Beschaffenheit sowohl auf ausgewählte Druckköpfe, als auch maßgeschneidert für den zukünftigen industriellen Einsatz in Produkten abgestimmt.

Welches Potential in der 3D-Druck-Technik PolyJetTM mit neu entwickelten Materialien steckt, demonstriert eindrucksvoll der DIMAP SCARA Roboter, der auf der formnext erstmals der Öffentlichkeit präsentiert wird. SCARA ist die Abkürzung für Selective Compliant Assembly Robot Arm und bezeichnet einen horizontal agierenden Gelenkarmroboter. Das Projekt DIMAP steht für Novel nanoparticle enhanced Digital Materials for 3D Printing and their application shown for the robotic and electronic industry. Hier haben, koordiniert von PROFACTOR, 12 Partner aus 5 Nationen von 2015 bis 2018 neue Materialien für die PolyJetTM-Technologie entwickelt. Die Europäische Union förderte dieses Verbundvorhaben im Rahmen von Horizon 2020.

PolyJetTM ist eine 3D-Drucktechnik, bei der flüssige lichthärtende Kunststoffe - sogenannte Tinten - über Druckköpfe schichtweise aufgetragen und ausgehärtet werden. Es können gleichzeitig verschiedene Tinten in einer Schicht verarbeitet werden, um unterschiedliche Eigenschaften oder Farben in einem gedruckten Objekt zu vereinen. Ziel von DIMAP war es, Tinten mit ganz neuen Eigenschaftsprofilen zu entwickeln:

White Paper zum Thema

  • Elektrisch leitfähige Tinten mit Silbernanopartikeln, um Leiterbahnen zu drucken
  • Thermisch leitfähige Tinten mit keramischen Nanopartikeln, z.B. für die Kühlung von LEDs
  • Schäumbare Tinten für Leichtbauanwendungen
  • Tinten aus Polyimid für sehr hohe Temperaturbeständigkeit und exzellente chemische Beständigkeit

Um diese neuen Materialien zu drucken, entstand im Projekt ein prototypischer PolyJetTM Drucker mit erweiterten Verarbeitungsmöglichkeiten. PROFACTOR hat dabei die Prozesse für den Druck mit den keramische, hochfeste, belastbare, leitfähige oder hitzeresistente Hybridmaterialien entwickelt.

Die Praxistauglichkeit der neuen Rezepturen wurde an zwei Demonstratoren erprobt: An einer kundenspezifischen Leuchte und an einem pneumatisch betriebenen Roboter. Dieser DIMAP SCARA Roboter wurde von dem Unternehmen Festo, ein deutscher Anbieter von pneumatischer und elektrischer Automatisierungstechnik, entwickelt und in Betrieb genommen. Dabei handelt es sich um einen pneumatischen Roboter, dessen tragende und funktionelle Kunststoffkomponenten im PolyJetTM-Verfahren additiv gefertigt wurden. Zwei bewegte Achsen zeigen zwei unterschiedliche Lösungen für einen gedruckten rotatorischen Antrieb. Mehrere Strukturbauteile wie beispielsweise der Leichtbaugreifer wurden über Simulation mit Software der Firma Altair optimiert. Die additive Fertigung erlaubte eine hohe Funktionsintegration, eine geringe Anzahl an Bauteilen und eine besonders leichte Konstruktion.

Gabriel Dämmer, Projektmitarbeiter bei Festo, sagt: "Unabhängig davon, ob Additive Manufacturing für das Erstellen von Prototypen oder für die Herstellung von Endprodukten in Betracht gezogen wird, ist das Verständnis und die Integration der technologischen Fähigkeiten und Möglichkeiten in spezifische Designprozesse unerlässlich. Die Entwicklung des DIMAP SCARA gibt uns aus erster Hand Erfahrungen mit Multi-Material Additive Manufacturing im Bereich der pneumatischen Leichtbauroboter"

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