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Kürzere Ausfallzeiten mit Roboter-Greifwerkzeugen aus dem 3D-Drucker

Form Automation Ltd. erstellt Roboter-Greifwerkzeuge mit Hilfe des 3D Drucks

Um die Ausfallzeiten seiner Produktionslinien zu verringern und bei Maschinenstörungen schneller reagieren zu können, setzt die auf Robotik spezialisierte Form Automation Ltd aus Großbritannien bei der Herstellung von Roboter-Greifwerkzeugen auf den 3D-Druck. Wie Form Automation mit einer In-House Drucklösung und der Stratasys F370 seine Produktionslinien optimieren konnte erfahren Sie in dieser Fallstudie.

Die 2001 im Vereinigten Königreich gegründete Form Automation Ltd ist auf Robotik und speziell auf Bestückungsmaschinen für die Lebensmittelverpackungsindustrie spezialisiert. Die eingesetzten Maschinen sind dabei rund um die Uhr und an 7 Tagen die Woche weltweit in Betrieb. Unvorhergesehene Maschinenstörungen sind eine kostspielige Angelegenheit.

Investition in eigene 3D-Druckkapazitäten

Mit dem Stratasys F370 können innerhalb weniger Stunden neue Greifwerkzeuge hergestellt werden.

Im Falle einer Maschinenstörung ist der Austausch von Greifwerkzeugen sowohl arbeits- als auch zeitaufwändig. Auf der Suche nach einer Lösung zur Verhinderung von unerwünschten Ausfallzeiten der Produktionslinie wandte sich das Unternehmen an einen britischen Stratasys Vertriebspartner.

Zuerst konzentriert auf das Prototyping zur Verbesserung der Design-Entwicklungsprozesse war Form Automation schnell von der Geschwindigkeit und Festigkeit der 3D gedruckten Prototypen beeindruckt. Das Unternehmen beschloss daraufhin, in seine unternehmenseigenen 3D-Druckkapazitäten zu investieren, um auch die Werkzeuge für die Produktionslinie im 3D-Druck herzustellen. Mit Hilfe des Stratasys 3D-Druckers F370 ist das Team nun in der Lage schnell und kostengünstig Greifwerkzeuge für sein Roboternetzwerk fertigen zu können.

Besonders wichtig ist, dass diese Roboter kontinuierlich und effizient ihren Betrieb leisten. Jeglicher Schaden an einem Greifwerkzeug würde Stunden der Schadensbehebung bedeuten. Diese Werkzeug wurden früher aus Aluminium gefertigt und in einem externen Unternehmen erstellt, was zu hohen Ausfallzeiten führte.

„Eine Reduzierung der Bauteile um 90% bedeutet, dass die Reparatur eines Greifwerkzeugs anstatt in 50 Minuten in nur 2 Minuten erfolgen kann. Die damit verbundenen Auswirkungen auf die Ausfallzeiten der Produktionslinie sind von unschätzbarem Wert.“

Martin Grisdale, Company Director bei Form Automation Ltd.

Herstellung der Greifwerkzeuge im 3D-Druck schneller

„Bei den Greifwerkzeugen handelt es sich um komplexe Werkzeuge. Sobald auch nur ein Teil des Schaftes verbogen ist, ist das gesamte Werkzeug außer Betrieb“, erklärt Martin Grisdale, Company Director bei Form Automation Ltd. „Das Auswechseln eines Aluminiumbauteils würde zu erheblichen Verzögerungen in der Produktionslinie führen. Dank der F370 können wir das Werkzeug jetzt in nur wenigen Stunden drucken. Zudem sind die Kosten für die Fertigung von 3D-gedruckten Greifwerkzeugen geringer als die Fertigung des Teils aus Aluminium.“

Das Unternehmen entschied sich dafür, den Schaft der Greifwerkzeuge aus flexiblem TPU Elastomer von Stratasys im 3D-Druck herzustellen. Das Bauteil ist über 50% leichter als ein konventionell hergestelltes Aluminiumteil und führt dadurch zu einer besseren Maschinenleistung. Auch die Effizienz der Roboter wird durch das geringe Gewicht gesteigert und diese können mit höherer Geschwindigkeit betrieben werden.

Die leichten 3D-gedruckten Greifwerkzeuge bestehen aus nur zwei Einzelteilen.

„Da die 3D-gedruckte Version des Werkzeugs erheblich leichter ist, kann das Werkzeug von nur einer Fachkraft an der Maschine ausgewechselt werden“, sagt Grisdale. „Das geringere Gewicht verbessert auch die Effizienz unserer Roboter. Sie können jetzt dank der leichteren Werkzeuge mit viel höherer Geschwindigkeit laufen.“

Zusätzlich wurde durch den Einsatz des TPU-Materials eine geringere Häufigkeit von Schäden an den Greifwerkzeugen festgestellt. Besonders an den Schäften der Greifwerkzeuge, überzeugten die im 3D-Druck hergestellten Werkzeuge. Vorher wurden diese häufig verbogen oder abgeknickt, aber dank der Elastizität und Flexibilität des TPU-Materials kommt dies nun viel seltener vor.

„Mit Hilfe des TPU-Materials konnten wir ein Werkzeugteil herstellen, das mit der Maschine funktioniert. Dort wo Aluminiumschäfte früher verbogen oder abgeknickt wurden, sind die 3D gedruckten Werkzeugteile flexibel und dennoch extrem widerstandsfähig“, erklärte Grisdale.„Wir müssen uns jetzt keine Sorgen mehr machen, ob ein Bauteil beschädigt wird oder das Bauteil durch den Kontakt einen Schaden an anderen Bauteilen der Maschine hervorrufen könnte.“

Erhebliche Reduzierung um 90%

In der konventionellen Fertigung bestanden die Greifwerkzeuge aus 20 schwer zu montierenden und komplizierten Einzelteilen. Das stellte für Form Automation eine große Herausforderung bei der Herstellung der Greifwerkzeuge dar. Doch in Zusammenarbeit mit dem britischen Stratasys-Partner begann das Unternehmen das Design des Werkzeugs von Grund auf zu überdenken.

Durch den Einsatz der GrabCAD Print-Software konnten die 20 Einzelteile durch eine vereinfachte Konstruktion auf nur zwei Bauteile reduziert werden – dies ist eine erhebliche Reduzierung um 90 %.

Martin Grisdale, Company Director bei Form Automation Ltd.

Durch die Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigung und mit der GrabCAD Print Software wurde das Design komplett überarbeitet. Durch eine vereinfachte Konstruktion konnten die bisher 20 Bauteile auf nur zwei Bauteile reduziert werden – das bedeutet eine erhebliche Reduzierung um 90%.

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