Als Full-Liner sowohl in der Zerspanung als auch in der additiven Fertigung metallischer Bauteile steht der Werkzeugmaschinenhersteller DMG Mori seinen Kunden auch beratend zur Seite. Mit der Beratungseinheit Additive Intelligence unterstützt die DMG Mori Academy Unternehmen beim Aufbau des erforderlichen Know-Hows und der Prozesskettenintegration rund um das additive Manufacturing. Diese Kompetenz unterstreicht DMG Mori regelmäßig mit eigenen Projekten. Jüngstes Beispiel ist die Entwicklung und Produktion eines Roboterkopfes, den DMG Mori künftig für die modulare Roboterautomation für den flexiblen Einsatz Robo2Go nutzen wird – mit klaren Vorteilen gegenüber der konventionell gefertigten Baugruppe.
„Wenn wir das Potenzial der additiven Fertigung voll und ganz ausschöpfen wollen, müssen wir schon in der Konstruktion drastisch umdenken“, erklärt Dr.-Ing. Rinje Brandis, Head of Additive Intelligence bei DMG Mori. Viele Konstrukteure seien sich der weitreichenden Designmöglichkeiten noch nicht bewusst. „Genau dort setzen wir mit unserer Beratungseinheit Additive Intelligence an.“ Das Beratungsportfolio umfasse Leistungen entlang der gesamten Prozesskette der additiven Fertigung, von der Potentialermittlung und Engineering bis zur Kleinserienfertigung. „Darunter ist der AM-Quickcheck als perfekter Einstieg zur Identifikation von Anwendungen im eigenen Unternehmen.“
AM-Quickcheck im eigenen Konzern
Mit dem AM-Quickcheck identifiziert der Maschinenhersteller solche Anwendungen immer wieder in der eigenen Wertschöpfungskette. „Zum einen können wir dadurch unsere Produkte in vielen Belangen verbessern, zum anderen verproben wir neue Technologien auf diese Weise ausgiebig, bevor sie bei unseren Kunden implementiert werden“, beschreibt Brandis den Mehrwert. So sei es auch im Fall des Roboterkopfes gewesen.
Das Expertenteam hat den Roboterkopf einem AM-Quickcheck unterzogen und eine Reihe von Optimierungspotenzialen entdeckt. „Neben der Reduktion von Gewicht und Anzahl der Bauteile waren das die Integration von Funktionen und eine höhere Präzision“, so Dr.-Ing. Brandis. Darüber hinaus könne man die Baugruppe wirtschaftlicher fertigen. „Die Ziele des Re-Designs haben wir damit erreicht: Der Roboter ist deutlich steifer, was die Präzision im Handling erhöht, und wesentlich leichter, wodurch die Tragkraft steigt.“
Prozessoptimierung auf allen Ebenen
Die Umsetzung des Re-Designs erfolgte in zwei Stufen. Auf Basis des ersten Prototyps wurden weitere Möglichkeiten der Optimierung analysiert und getestet. Die Zahlen des zweiten Prototyps sprechen schließlich für sich: Als 2-Finger-Greifer hatte der Roboterkopf ursprünglich 135 Einzelteile. Die additiv gefertigte Komponente reduziert die Zahl auf 56 Teile. Das Gewicht wurde um 62 Prozent auf 0,7 kg gesenkt. Außerdem hat der neue Roboterkopf nur noch 20 Dichtungsstellen – 45 Prozent weniger als zuvor. Die Präzision beim Handling ist 16-mal höher.
Für die Fertigung des Roboterkopfes wurde eine Lasertec 30 SLM 2nd Generation genutzt. „Das Pulverbettverfahren war in diesem Fall die wirtschaftlichste Methode, die komplexe Geometrie herzustellen“, urteilt Dr.-Ing. Brandis. In den meisten Fällen seien additive Prozessketten eng verknüpft mit der Zerspanung – entweder in einem Arbeitsraum wie es die Lasertec 3D DED hybrid ermöglicht oder auf einer zweiten Maschine wie im Fall der Lasertec SLM Baureihe: „Lediglich einige Gewinde und Kontaktflächen haben wir auf einer DMU 50 3rd Generation nachbearbeitet.“
Digitale Montageanleitung
Nach Umsetzung der additiven Prozesskette hat DMG Mori auch die Montage des Roboterkopfes optimiert und dort eine Tulip APP implementiert. Tulip ist eine No-Code-Plattform, mit der sich ohne jegliche Programmierkenntnisse eigene APPs erstellen lassen, die bestehenden Anleitungen und Dokumentationen in Papierform individuell digitalisieren. „Die Tulip APP fungiert im Fall des Roboterkopfes als digitale Anleitung beim Montieren der gesamten Baugruppe“, so Brandis. Diese digitale Begleitung des Montageprozesses helfe vor allem beim Anlernen neuer Fachkräfte und bei der Qualitätskontrolle beispielsweise im Fall von definierten Drehmomenten.
Erfolgsmodell für die Zukunft
Mit Projekten wie der Optimierung des Roboterkopfes erforscht die Beratungseinheit Additive Intelligence das Potenzial der additiven Fertigung an praxisnahen Beispielen. „Unser Portfolio bietet noch sehr viele Gelegenheiten, die Konstruktion von Bauteilen und Baugruppen komplett neu zu denken“, blickt Dr.-Ing. Rinje Brandis nach vorn und denkt auch über diese Forschungsarbeit hinaus. „Die Vorteile des additive Manufacturings können grundsätzlich in allen produzierenden Branchen Nutzen stiften. Typische Anwendungsgebiete sind heute der Maschinenbau und verwandte Branchen, wie beispielsweise Robotik, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Lebensmitteltechnik und Automobilbau.“
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