3D Cocooner Neue Fertigungstechnologie mit enormem Potenzial 01: Parametrisches Design: Aus ein und derselben Grundform lassen sich unterschiedlichste Varianten generieren 02: Neuartige Konzepte: Die einzigartige Bauweise eröffnet grenzenlose Gestaltungsmöglichkeiten 03: Digitale Fabrikation: Die Software überträgt die Geometrie der Struktur direkt auf die Fahrwege des Tripods Auch wenn herkömmliche Spritzgussverfahren im Hinblick auf Toleranz und Maßhaltigkeit heute noch überlegen sind, gehören additive Fertigungsmethoden bereits zu den gängigen industriellen Herstellungsverfahren. Vor allem im Modellbau, für die Erstellung von Prototypen und Endprodukten in kleiner Stückzahl ist der 3D-Druck mittlerweile unerlässlich. In der Regel wird die gewünschte Form Schicht für Schicht nach der Vorgabe aus einem CAD-Programm aufgebaut. Je nach Verfahren werden dabei Pulver, Granulate oder thermoplastische Filamente zeilenweise zu einem festen Körper verschmolzen. Frei im Raum druckbare Materialien – wie die im 3D Cocooner eingesetzte UV-härtende Glasfaser – sind dagegen bisher höchstens Teil der Grundlagenforschung und noch nicht marktreif verfügbar. Neue Dimensionen der Produktgestaltung Mit dem 3D Cocooner hat Festo einen bionischen Technologieträger entwickelt, der die individuellen Vorteile von additiven Fertigungsverfahren mit der Präzisionssteuerung und Agilität eines industriellen High-Speed-Handlings vereint. Ein solch neuartiges Werkzeug erlaubt Formen und Strukturen, die mit herkömmlichen Produktionsmitteln nicht realisierbar sind. Die filigranen Körper aus Stabwerken eröffnen neue Dimensionen der individuellen Produktgestaltung. Maximale Varianz bei minimalem Materialeinsatz Komplexe Körper, die bisher nur in der Simulation an einem Rechner als virtuelles Modell dargestellt werden konnten, nehmen nun physische und haptische Gestalt an. Geometrische Korrekturen können dabei bereits in einer Frühphase vorgenommen werden, was den Entwurfsprozess signifikant erleichtert. Der Faden lässt sich an beliebigen Punkten der Gitterstruktur neu ansetzen und weiterbauen. Daraus ergibt sich eine nahezu unendliche Vielfalt der Gestaltungsmöglichkeiten bei minimalem Materialeinsatz. Die UV-gehärtete Glasfaser selbst ist erstaunlich zug- und biegefest. Würde man mehrere 3D Cocooner über ein Netzwerk zusammenschließen, ließen sich in sehr kurzer Zeit umfangreiche Strukturen aufbauen, die dank ihrer Stabilität großes Einsatzpotenzial in den unterschiedlichsten Bereichen hätten. Insbesondere in Branchen wie der Verpackungsindustrie oder der Medizintechnik eröffnet sich aus dieser Technologie eine Vielzahl an neuen Möglichkeiten. Mit der Integration der Spinndüse in den Tripod erproben die Entwickler außerdem, wie sich bestehende Standardkomponenten für die digitale Fabrikation und damit die Produktionsaufgaben der Zukunft erweitern lassen. Digitale Veredlung für eine flexible Produktion In der Industrie ist ein grundlegender Wandel im Gang. Der Trend geht zum individualisierten Produkt. Deshalb entstehen neben der etablierten Massenproduktion immer flexiblere Fertigungsanlagen, die sich auf die kleinen Stückzahlen und die hohe Variantenvielfalt einstellen können – darunter auch agile Konstruktionsverfahren, mit denen sich durch additives Manufacturing individuelle und maßgeschneiderte Waren in Echtzeit herstellen lassen. Um diese Komplexität zu beherrschen, müssen Anlagen und Komponenten in der Lage sein, sich untereinander abzustimmen. Deshalb entsteht im Rahmen von Industrie 4.0 ein Digitalisierungsprozess, der die klassischen industriellen Prozesse mit modernen Informations- und Kommunikationstechnologien verschmelzen lässt. Die eingesetzten Komponenten werden um die nötigen Fähigkeiten veredelt, indem sie funk- und speicherfähige Label mit eigener Rechenkapazität erhalten. So können sich zukünftig Subsysteme, Werkzeuge, Transporteinheiten und Materialien auf der Maschinen- ebene selbst zu einer Produktionseinheit organisieren. Vom virtuellen Modell zum fertigen Produkt Bei einem System wie dem 3D Cocooner liefert das virtuelle Designprogramm die Bauanleitung direkt an die Werkzeugebene. Dadurch gelingt es, digital vom Entwurf bis zum fertigen Produkt zu gelangen – ohne Umwege über die sonst üblichen Vertriebs-, Fertigungs- und Logistikkanäle. Das erklärte Ziel, die Losgröße 1 zu vertretbaren Kosten auf automatisierten Großanlagen der Industrie anbieten zu können, rückt mit derartigen Lösungen einen Schritt näher. Ebenso entfallen bei einer solchen On-Demand-Produktion die Lagerhaltungskosten für fertige Werkstücke. Lediglich die Rohmaterialien müssen in ausreichender Menge zur Verfügung stehen, während die fertigen Waren sofort an den Kunden ausgeliefert werden können. 03 01 02 6 Festo AG & Co. KG 7 3D Cocooner: bionische Gitterstrukturen aus der Roboterspinndüse
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