Automatisiertes Design von 3D gedruckten Vakuumgreifern für den Spritzgiessprozess
Beim 3D-Druck stellt der zeitaufwendige Designprozess den grössten Flaschenhals dar. Mithilfe automatisierter Konstruktionstools kann die Entwicklung von 3D-Druck-Bauteilen signifikant beschleunigt und die Wirtschaftlichkeit sichergestellt werden. Das Beispiel Vakuumgreifer ist erst der Anfang.
-
Toolkette des automatisierten Designkonfigurators -
Vakuumgreifer und angriffspunkte auf Kunststoffbauteil Surffinne
Ausgangslage
Die Formfreiheit der additiven Fertigung (AM) bietet vielversprechende Vorteile für die Herstellung von individualisierten Produkten. Nichtsdestotrotz stellt der zeitaufwendige Konstruktionsprozess oftmals eine Kernherausforderung dar. Im Fachbereich 3D Printing/Additive Manufacturing wird intensiv an der Entwicklung von automatisierten Designtools geforscht.
Ziele des Projektes
Im Rahmen eines internen Demonstrationsprojekts wurde ein Designkonfigurator für die automatische Konstruktion von SLS-Vakuumgreifern entwickelt. Das Tool generiert ausgehend von einer 3D-Datei eines Spritzgiessbauteils massgeschneiderte Vakuumgreifer für Handlingsysteme an Spritzgussmaschinen. Zudem kann das Tool die Herstellkosten des Greifers abschätzen und druckfertige Dateien generieren.
Lösungsweg
Für die Umsetzung des automatischen Konstruktionstools wurde das CAD-System Rhino 7 in Kombination mit Grasshopper verwendet. Mithilfe von eigens entwickelten Python-Funktionen, können die Berechnung der optimalen Sauggreifer-Anzahl oder deren ideale Platzierung auf der Bauteiloberfläche programmatisch integriert werden. Der automatisierte Workflow ist in einem webbasierten Konfigurator eingebettet, welcher über beliebige Endgeräte erreicht werden kann.
Kommerzialisierung
Erste Versionen des Designtools wurden bereits von einigen Unternehmen getestet und nach einer Schulung bei ihnen in Betrieb genommen.
Ausblick
Aufbauend auf den ersten Erkenntnissen bei den Vakuumgreifern wird am IWK ein Design-konfigurator für die automatische Konstruktion von Werkzeugeinsätzen für das Spritzgiessen entwickelt. Basierend auf wenigen Inputs (z.B. 3D-Datei des Spritzlings, Auswahl des gewünschten Standardeinsatzes für eine Stammform) wird komplett automatisiert die 3D-Geometrie des Einsatzes generiert. Mithilfe intuitiver Bedienelemente können Nutzer den erstellten Einsatz flexibel anpassen (zum Beispiel Wahl der Angussposi-tion (vorne/hinten), Art des Angusses, Positionen der Auswerfer). Dieses Tool eignet sich bei einer hoher Variantenvielfalt an ähnlich Spritzgiessbauteilen.
