Tool Additive Arm zur Fertigung ressourceneffizienter Leichtbaustrukturen im Fahrzeugbau

Ausgangslage:

Flexible, innovative Produktionsverfahren sind eine Voraussetzung für die Verbindung von Material- und Energieeffizienz. toolcraft setzt hier seit Jahren unter anderem auf die Robotik, mit deren Hilfe verschiedenste Applikationen realisiert werden können, zum Beispiel das Fräsen mittels Roboter. Die additive Fertigung hingegen liefert durch die Möglichkeit der Produktion von komplexen Bauteilen ohne produktspezifische Investitionskosten einen wichtigen Beitrag zu energie- und ressourceneffizienten Produktionssystemen. Die kunststoffbasierte additive Fertigung wird allerdings durch verschiedene Aspekte limitiert. Dazu gehören beispielsweise die geringen mechanischen Eigenschaften in Aufbaurichtung und geringe Oberflächenqualitäten sowie die eingeschränkte Materialvielfalt.

Ziele:

Das Ziel des Projektes ist es, mit Hilfe einer neuartigen und flexiblen Roboterzelle aus zwei Robotern 3D-lastpfadoptimierte und funktionsintegrierte, hybride Leichtbaustrukturen zu ermöglichen. Die Roboter sollen eine granulatbasierte additiv-subtraktive Bearbeitung realisieren. Die Strukturen sollen außerdem Funktionsflächen mit einer hohen Oberflächenqualität erhalten. Durch die lastoptimierte Endlosfaserintegration und der Integration von Verbindungselementen oder mechatronischen Systemen können die Bauteile gezielt angepasst und ein hochgradig ressourceneffizienter Ansatz für die Herstellung von funktionalisierten Leichtbaustrukturen verfolgt werden.

Ablauf:

Zu Beginn des Projektes werden die Anforderungen an das Material und die Versuchsgeometrien festgelegt. Das Material wird designt und bereitgestellt sowie die Integration der Endlosfasern im additiven Fertigungsprozess geplant. Ein weiterer wichtiger Punkt ist das Erarbeiten von Konzepten zur automatisierten Einbringung von Einlegeteilen im additiven Fertigungsprozess. Für die angestrebten Funktionsflächen ist eine präzise Prozessführung wichtig, weshalb entsprechende Strategien für das Einmessen des Bauteils und die Kraft-Bahn-Kompensation durch die Roboter vonnöten sind. Die Roboter-Demonstratorzelle, an der die entsprechenden Untersuchungen durchgeführt werden, befindet sich bei toolcraft. Ein bedeutender Teil des Projekts ist das Ableiten von verallgemeinerbaren Aussagen und das Untersuchen und Verstehen der Wirkzusammenhänge.  Die während des Projekts gewonnenen Erkenntnisse und Strategien werden an Demonstratoren umgesetzt und validiert.