Handhabung und Montage

Leichtbau effizient nutzen

Generativ gefertigte Automatisierungssysteme überzeugen durch Energieeffizienz, Gewichtsreduktion und Funktionalität. Der Trend ist gekennzeichnet durch immer schnellere Prozesstakte und Leichtbaulösungen.

Die neu gewonnenen Freiheiten in der Konstruktion helfen dabei Bauteile einzusparen und Baugruppen, zum Beispiel Greiferfinger, zusammenzufassen, die bisher mit konventionellen Fertigungsverfahren nur aus mehreren Einzelteilen hergestellt werden konnten. Das geringere Gewicht erlaubt eine höhere Nutzlast oder Handhabungsgeschwindigkeit.

Bionischer Greifer

Für unterschiedliche Belastungsbedingungen werden Systeme aus der Natur übertragen, die festgelegte Anforderungen in Funktion und Struktur am besten erfüllen. Ein Beispiel ist etwa die Versteifung durch Profilierung. Dabei werden systematische Naturlösungen in technische Lösungen übertragen, die die gewünschten Steifigkeiten, Beweglichkeiten und Elastizitäten aufweisen. Die bionischen Strukturen werden anschließend anhand generativer Technologien in einem Greifersystem umgesetzt.
 

Komplexe Geometrien in Leichtbauweise

Zu den Unternehmen, die generative Fertigungstechnologie erfolgreich einsetzen, gehört die Festo AG in Esslingen bei Stuttgart. Festo hat zum Beispiel einen bionischen Greifer nach dem Vorbild der Fischflosse entwickelt. Drückt man mit dem Finger leicht gegen die Schwanzflosse einer Forelle, so knickt diese nicht in Druckrichtung weg, sondern bewegt sich zum Finger hin. Möglich macht das der Flossenstrahleffekt. Der »FinGripper« besteht aus drei Fingern in Form der Fin-Ray-Struktur – ähnlich der Schwanzflosse. Trotz seiner komplexen filigranen Struktur lässt er sich kostengünstig mit Selective Laser Sintering herstellen. Der besondere Vorteil: Das Bauteil ist um 90 Prozent leichter als ein herkömmlicher Greifer aus Metall.

Biologisches Vorbild eines weiteren Handling-Assistenten, den die Ingenieure von Festo gemeinsam mit Forschern des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart entwickelt haben, war der Elefantenrüssel. Er ist flexibel, überträgt hohe Kräfte und ist ein äußerst präzises Greifwerkzeug. 

Durch Rapid Manufacturing lassen sich sehr schnell solche komplexen Geometerien in Leichtbauweise aus Polyamid herstellen. Das Handlingsystem überzeugte im Dezember 2010 auch die Jury für den deutschen Zukunftspreis.

Projektbeispiel

Bionischer Handling-Assistent

Bundespräsident Christian Wulff verlieh am 1. Dezember 2010 den Entwicklern des Projekts »Vorbild Elefantenrüssel – ein Hightech-Helfer für Industrie und Haushalt« den Deutschen Zukunftspreis 2010.

Dr. Peter Post und Markus Fischer von der Festo AG & Co. KG, Esslingen und Andrzej Grzesiak vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart und ihre Teams schufen nach dem Muster von Konstruktionsprinzipien aus der Natur einen einzigartig flexiblen Handling-Assistenten für eine neue Generation vielseitig einsetzbarer Assistenzsysteme. Bemerkenswert ist dabei die Hightech-Symbiose aus Bionik, Pneumatik, Mechatronik und Handhabungstechnik sowie Generativer Fertigungstechnologie.

Der Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation ist mit 250 000 Euro dotiert und würdigt sowohl die Entwicklung des Verfahrens als auch dessen erfolgreiche Umsetzung in den Markt.