Schlagwort: ‘Multidirektionale Additive Fertigung’
Additive Fertigung neu gedacht: Von der Simulation zur robotergestützten Umsetzung
Im Projekt FunkDAF arbeiten wir am IGMR gemeinsam mit dem Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung (MSE) – RWTH Aachen und dem Visual Computing Institute daran, den gesamten Produktentwicklungsprozess in der additiven Fertigung ganzheitlich abzubilden – von der Bauteilgenerierung bis hin zur finalen Fertigung und Validierung.
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Am MSE entstehen mittels Generative Design lastgerechte Bauteile, die durch FEM-Analysen hinsichtlich ihrer Belastung optimiert werden. Aufbauend auf diesen Spannungsdaten entwickelt das VCI druckpfadorientierte Strategien, die sich gezielt an den Hauptspannungsrichtungen orientieren. Dadurch können anisotrope Effekte additiv gefertigter Bauteile reduziert, die Materialausnutzung verbessert und die Bauteilfestigkeit signifikant gesteigert werden.
Am IGMR setzen wir diese innovativen Druckpfade in die Praxis um: Mithilfe eines robotergestützten Setups – bestehend aus einem bewegten Druckbett und einem fixierten Extruder – werden die Pfade zunächst angepasst und anschließend in präzise Robotertrajektorien überführt. Die gefertigten Bauteile werden abschließend mechanisch getestet, um die zugrunde liegenden Hypothesen zu validieren.
Manipulatorspezifische Pfadplanung für die Multidirektionale Additive Fertigung
In einem gemeinsamen Forschungsprojekt des IGMR mit dem ISF der RWTH Aachen wird an der Multidirektionalen Additiven Fertigung metallischer Bauteile geforscht.
Mithilfe der Multidirektionalen Additiven Fertigung (MDAM) wird das schichtweise Aufbauen komplexer Bauteile ohne Stützstrukturen ermöglicht. Durch das Bewegen der Grundplatte mittels eines Industrieroboter bei gleichzeitig feststehender Schweißpistole kann das zu druckende Bauteil stets so ausgerichtet werden, dass Stützstrukturen vermieden werden können. Die besondere Herausforderung liegt hierbei in der Berücksichtigung besonderer Schweißverfahren mit externer Drahtzuführung sowie der Verwendung mitgeführter Sensorik zur Prozessüberwachung. Dadurch ergibt sich eine Abhängigkeit der Orientierung der Schweißpistole relativ zum aktuell gedruckten Pfad.
Im Rahmen seiner Masterarbeit entwickelte Jan Wiartalla einen Pfadplanungsalgorithmus, der hierfür innerhalb vorgegebener, ebener Bauteil-Slices einen ausführbaren und nach Möglichkeit kontinuierlichen Pfad berechnet, der die Querschnittsfläche vollständig ausfüllt. Dieser ist roboterspezifisch, sodass der Algorithmus stets den aktuell eingesetzten Roboter und dessen Limitierungen berücksichtigt. Durch eine standardisierte Schnittstelle kann das Robotermodell einfach ausgetauscht und der Algorithmus so schnell an unterschiedliche Testumgebungen adaptiert werden. Das Video illustriert in vereinfachter Weise das Vorgehen des Algorithmus.
https://youtu.be/chuD57ja9JE
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Kick-Off DFG Projekt: Multidirektionale Additive Fertigung
Im neuen DFG-Projekt werden Bauteile mit Robotern im Lichtbogenschweißverfahren Additive gefertigt. Dabei soll die Multidirektionalität ausgenutzt werden.
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