Dienstleister Greifer für die EMS-Branche

Autor / Redakteur: Martin Silberkuhl / Simone Käfer

In der Elektronikfertigung braucht es bisweilen speziell angepasste Greifer für Cobots. Um die Anforderungen seiner Kunden zu erfüllen, arbeitet TQ mit Materialextrusion und SLS.

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Für seine Kunden aus der Elektronikbranche fertigt TQ individuelle Greifer per Additiver Fertigung.
Für seine Kunden aus der Elektronikbranche fertigt TQ individuelle Greifer per Additiver Fertigung.
(Bild: TQ-Group)

Mittels 3D-Druck erstellt TQ für seine Kunden an unterschiedliche Tätigkeiten angepasste Greifer für Robotik-Lösungen. Der Elektronikdienstleister nutzt die Additive Fertigung für den Bau von Prototypen, Spezialwerkzeugen sowie die Herstellung von Kleinserien. Dafür arbeiten sie mit zwei Kunststoff-basierten additiven Verfahren. Vor allem das Einsparpotenzial bei Kosten, Zeit und Material in Produktentwicklung und Herstellung sowie die enorme Effizienz und Flexibilität bei der Umsetzung komplexer Designs waren für das Unternehmen entscheidend, um Additive Fertigung einzusetzen.

In der Elektronikbranche erfolgt die Entwicklung neuer Produkte mittlerweile meist agil. Nach einem Sprint von circa sechs Wochen wird anhand des ersten Prototyps besprochen, was die nächsten Schritte sind. Der schnellste Weg von der Idee zu den ersten Modellen führt auch bei TQ über den 3D-Druck. Denn eine additive Herstellung von Mustern und funktionalen Prototypen erlaubt es, schnell und zu verhältnismäßig geringen Kosten Ideen zu visualisieren, auszuprobieren und Ergebnisse zu testen und zu optimieren. Ist das Produkt ausgereift, sprich fertig entwickelt, wird mit dem gleichen additiven Verfahren in Serie gedruckt.

Vom Prototyping zum Bauteil in SLS

Für das Prototyping arbeitet TQ gerne im SLS-Verfahren (selektives Lasersintern). Das Entpulvern erfolgt automatisiert, bei Kleinstteilen in einer mitgedruckten Sinterbox. Kleinste Bohrungen werden wie üblich nachbearbeitet. Als Material verwendet TQ PA 2200. Das Feinpulver auf Basis von Polyamid-12 punktet mit hoher Festigkeit und Steifigkeit, Langzeitstabilität, guter Chemikalienresistenz und einer sehr hohen Schlagfestigkeit. PA 2200 lässt sich gut auflösen und eignet sich für eine detailgenaue Bauteilfertigung.

Topologie- und Bauteiloptimierung realisiert TQ mit Solidworks von Dassault Systèmes. In diese Berechnung des Bauteilentwurfs fließen sämtliche vom Kunden definierte Designziele ein, wie bestimmte funktionale Anforderungen, mechanische Belastbarkeit, Spannungsverteilung oder Einsparungen. Hier werden bis zu 60 % Material und Gewicht eingespart.

Individuelle Greifer für Cobots

Beim Rapid Tooling (Werkzeugbau) werden schnell und unkompliziert individuelle Werkzeuge und Aufsätze hergestellt. Einzelanfertigungen lassen sich ohne teuren klassischen Spezialwerkzeugbau realisieren und extrem komplexe, individuelle Formen umsetzen. Das ist bei der Herstellung von Greifern für kollaborative Roboter nützlich. Denn mehr und mehr Prozesse in der Elektronikfertigung, etwa das Prüfen von bestückten Leiterplatten werden mittels Cobots automatisiert. Für die Cobots werden mitunter spezifische Greifer benötigt, denn sie müssen in der Lage sein spezielle Teile aufzunehmen, abzulegen und umzugreifen.

Für das Rapid Tooling und kleinere Stückzahlen greift TQ gerne zur Materialextrusion mit Filament, speziell zum FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling). Bei den Ausgangsmaterialien konzentriert sich TQ auf die Filamente ASA oder ESD-ASA. Das Copolymer Acryl-Styrol-Acrylnitrit (ASA) zeichnet sich durch seine außerordentliche Robustheit, gute UV-Strahlungs- und Witterungsbeständigkeit sowie hohe Chemikalienresistenz aus. Außerdem lassen sich daraus schlag- und biegefeste Teile herstellen. Die ESD-Variante ist besonders für die Elektronikfertigung geeignet, da das Material so beschaffen ist, dass es vor einer elektrostatischen Entladung schützt.

Durch die Additive Fertigung kann TQ auch Vakuumkanäle und einschraubbare Vakuumdüsen in die Greifer einbringen. Neben sehr individuell gestalteten Greifern, die nur zu bestimmten Anwendungsfällen passen, druckt TQ auch sogenannte Standardgreifer. In das Design fließt dabei beispielsweise die Kundenanforderung mit ein, die Greifer im Anschluss multifunktional einsetzen zu können. Dazu müssen sich mehrere Werkzeuge an ihnen befestigen lassen. Das wiederum reduziert die Anzahl der einzusetzenden Cobots, schafft Flexibilität für wechselnde Kleinserien und senkt die Investitionskosten beim Kunden.

* Martin Silberkuhl ist Bereichsverantwortlicher 3D-Druck bei der TQ-Group, www.tq-group.com/3d-druck

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