Die Zukunft mit künstlicher Intelligenz automatisieren
Entwicklung flexibler, innovativer, universeller Teile zur Beschleunigung, Automatisierung und Optimierung von Industrieprozessen.
ZERTIFIZIERUNG
ISO 9001:2015
Wie hilft die digitale Fertigung der Robotikindustrie?
Maßgenauigkeit ist in der Robotikindustrie von entscheidender Bedeutung. Robotikkomponenten müssen extrem präzise gefertigt sein, um trotz der Komplexität ein reibungsloses Zusammenspiel zu gewährleisten. Wichtig ist außerdem eine hohe Verschleißfestigkeit. In Produktionslinien eingesetzte Roboterarme müssen beispielsweise die gleiche Bewegung täglich tausende Male fehlerfrei wiederholen können. Auch die Anpassbarkeit, die Oberflächenbeschaffenheit (möglichst reibungsarm) und die Komplexität der Geometrie spielen eine Rolle.
Die Robotikbranche ist breit gefächert und vielfältig. Sie umfasst weitaus mehr als die aus Science-Fiction-Filmen und Fernsehshows bekannten humanoiden Kampfroboter. Am stärksten vertreten ist die Robotik im Industrie- und Fertigungssektor. Hier werden unter anderem Serviceroboter, kollaborative Roboter bzw. „Cobots“ und Roboterarme eingesetzt. Weitere Anwendungsformen sind die robotergestützte Prozessautomatisierung, integrierte KI sowie vorausschauende Wartungsarbeiten. Die Robotik ist eine relativ neue Branche, die sich vor allem in den Industrieregionen Amerikas und Asiens (hier in Form von humanoiden bzw. androiden Robotern) rasch ausbreitet. Der Markt ist hart umkämpft, wobei Präzision, Wiederholbarkeit und Anpassbarkeit die Schlüsselmerkmale sind.
In der digitalen Fertigung sind Spritzguss, CNC-Bearbeitung und 3D-Druck für die Produktion und Montage von Teilen für die Robotikindustrie von einzigartigem Wert. Diese Fertigungsverfahren machen sich wiederum die Robotik zunutze. Bei der CNC-Bearbeitung sind es beispielsweise kartesische Manipulatoren und bei Komponenten, die anhand einer CAD-Datei gefertigt werden, kommt Cloud-Robotik zum Einsatz. Endeffektoren wiederum unterstützen Aufgaben wie Greifen und Halten. Es gibt wohl kaum eine Industrie, in der Robotik heute nicht in irgendeiner Form zu finden ist. Automatisierung, künstliche Intelligenz und Algorithmen (wie sie beispielsweise zur Positionierung von Robotern in der Jacobi-Matrix verwendet werden) sind allgegenwärtig.
Spritzguss in der Robotikindustrie
Spritzguss bietet eine wiederholbare Option für die Herstellung großer Serien. Da immer wieder dasselbe Werkzeug bzw. dieselbe Form verwendet wird, lassen sich damit kostengünstig einheitliche und maßhaltige Teile fertigen. Er ist zwar nicht das Hauptverfahren für die Herstellung von Robotikkomponenten, wird aber dennoch oft für die Produktion von Gehäusen, Rahmen, Verkleidungen usw. verwendet. Durch die Einführung der Soft-Robotik gewinnt speziell das LSR-Verfahren an Bedeutung.
Vorteile von Spritzguss in der Robotikindustrie?
- Präzisionsteile
- Wiederholbarkeit
- Geringes Gewicht (Kunststoffteile)
- Skalierbarkeit
- Rapid Prototyping
Anwendungsbereiche von Spritzgussteilen in der Robotikindustrie
- Gehäuse und Verkleidungen
- Rahmen
- Zahnräder/ Getriebe
- Kamerahalterungen
- LED-Anzeigen
Spritzgussleistungen von Protolabs für die Robotikindustrie
- Kunststoff-Spritzguss
- Spritzguss mit Flüssigsilikon (LSR)
- Umspritzen von Einlegern
- Montage
- Qualitätsdokumentation
- Teilekennzeichnung
- Rückverfolgbarkeit
CNC-Bearbeitung in der Robotikindustrie
Die CNC-Bearbeitung ist aufgrund der Präzision, der Materialien und insbesondere der für die Robotik entscheidenden Maßhaltigkeit das bevorzugte Verfahren in der Robotikbranche. CNC bietet engere Toleranzen als andere Verfahren. Die 5-Achsen-Bearbeitung ermöglicht außerdem die Fertigung hochkomplexer Teile und Varianten. Dies ist wichtig, wenn präzise, wiederholbare Bewegungen erforderlich sind. Schließlich ermöglicht das Verfahren eine kontrollierte Oberflächenveredelung, um die Reibung bei ineinandergreifenden Teilen zu minimieren. Die CNC-Bearbeitung eignet sich somit optimal, um kundenspezifische Teile in kleinen Stückzahlen zu fertigen, wie sie in der Robotik oft nur erforderlich sind.
Vorteile der CNC-Bearbeitung in der Robotikindustrie
- Präzisionsteile (wichtig für das reibungslose Ineinandergreifen von Robotikkomponenten)
- Belastbare, haltbare Materialien
- Fertigung komplexer Formen und dadurch mehr Flexibilität beim Design
- Schnell und effizient
- Glatte Oberflächen für ein reibungsloses Ineinandergreifen der Teile
- Automatisierte Prozesse
Anwendungsbereiche von CNC-gefertigten Teilen in der Robotikindustrie
- Zahnräder/ Getriebe
- Endeffektoren
- Individuelle Vorrichtungen
- Motorkomponenten
CNC-Leistungen von Protolabs für die Robotikindustrie
- Zuverlässig schnelle Fertigung, meist innerhalb von 3 Tagen versandfertig
- Konsistente Eigenfertigung mit modernen Maschinen und Werkzeugen
- CNC-Fräsen
- CNC-Drehen
- Eloxieren und Chromatieren
- Grundmontage, Teilekennzeichnung und Prüfberichte
3D-Druck in der Robotikindustrie
Der 3D-Druck wird zunehmend in der Robotikindustrie eingesetzt, da sich damit leichte, günstige und effiziente Teile herstellen lassen. Des Weiteren bietet das Verfahren unzählige Möglichkeiten hinsichtlich Geometrien und Materialien, was bei anderen Verfahren nicht immer der Fall ist. Die hohe Anpassungsfähigkeit des 3D-Drucks kann außerdem eine enorme Zeitersparnis bedeuten. Anstatt mehrere Komponenten zu produzieren und diese anschließend zusammenzubauen, lassen sich diese im 3D-Druck mitunter als ein komplexes Teil fertigen.
Vorteile des 3D-Drucks in der Robotikindustrie
- Einzigartige Merkmale
- Schnelle Prototypenherstellung
- Designvielfalt
- Komplexe Geometrien, einschließlich Gitterstrukturen
- Gewichtsreduktion
- Fertigung mehrerer Komponenten als ein Teil und damit Zeitersparnis bei der Montage
- Hohe Individualisierbarkeit
- Abfallreduzierung (additiver statt subtraktiver Prozess)
Anwendungsbereiche von 3D-gedruckten Teilen in der Robotikindustrie
- Kameras
- Motoren
- Sensoren
- Microcontroller
- Feedback-Geräte
- Controller
- Manipulatoren
- Roboterarme
3D-Druck-Leistungen von Protolabs für die Robotikindustrie
- Stereolithographie
- Selektives Lasersintern
- Direktes Metall-Lasersintern (3D-Metalldruck)
- Multi Jet Fusion
- PolyJet und 3D-gedrucktes Silikon (60–65 %)
- Nachbearbeitung
- Mechanische Tests
- Wärmebehandlung
- Vapour Smoothing
- Messberichte (3D-Scan) und Erstmusterprüfung
- Einsätze/Fräsen
- Montage
- Und viele weitere Nachbearbeitungsverfahren
Welche Materialien eignen sich für die Robotikindustrie am besten?
Aluminuim
expand_less expand_moreAufgrund des geringen Gewichts eine beliebte Wahl für die Robotikindustrie. Bestimmte Legierungen zeichnen sich außerdem durch Korrosionsbeständigkeit, gute Schweißbarkeit und hohe Hitzebeständigkeit aus – alles wichtige Eigenschaften in der Robotik. Bei Legierungen mit geringerer Korrosionsbeständigkeit kann diese durch weitere Behandlungen wie Eloxieren verbessert werden.
Oberflächen aus Aluminium lassen sich auch erstklassig veredeln. Dieser ästhetische Aspekt ist beispielsweise für kosmetische oder Ausstellungsroboter interessant. Insgesamt lässt sich Aluminium leichter bearbeiten als Stahl, ist jedoch auch teurer.
Edelstahl
expand_less expand_moreEin in der Robotikbranche häufig eingesetztes Material. Edelstahl ist die perfekte Wahl für den Bau robuster Roboter, die unzähligen Wiederholungen und rauen Bedingungen standhalten müssen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass er leicht gehärtet werden kann, was bei der Verwendung von Stahl im Rahmen oder Körper eines Roboters nützlich sein kann. Es ist das perfekte Material für ein Teil, das Korrosionsbeständigkeit mit hoher Festigkeit und Temperaturbeständigkeit kombiniert werden muss.
POM/Acetal/Delrin
expand_less expand_moreAcetal/Delrin (ein Polyoxymethylen-Copolymer) ist ein gängiger Kunststoff in der Robotik.
Der naheliegendste Vorteil von Kunststoff ist sein geringes Gewicht. Er kann für leichte Komponenten eine perfekte Alternative sein.
Acetal zeichnet sich durch seine hervorragende Dimensionsstabilität und seine geringe Reibung aus. Beides sind wichtige Eigenschaften für Roboterkomponenten, die gleitende oder wiederholbare Bewegungen ausführen müssen. Dazu gehören Anwendungen wie Zahnräder, Rahmen, Lager und Befestigungselemente.
Interessant für die Robotikindustrie machen Acetal bzw. POM-Materialien auch, dass sie im Vergleich zu anderen in der Branche üblichen Materialien relativ kostengünstig sind.
Elastomere
expand_less expand_moreBesonders in der Soft-Robotik ein zunehmend beliebtes Material. Diese Art von Roboter werden speziell für empfindlichere Aufgaben eingesetzt, die eine feinere Hand erfordern. Entwickelt wurde der erste vollständig autonome Soft-Roboter 2016, mit einem Körper auf Elastomerbasis. Er wird mit mikrofluidischer Logik gesteuert und durch ein eingebettetes pneumatisches Netzwerk (EPN) betätigt.
Elastomere kommen auch für interne Komponenten in Standardrobotern zum Einsatz, etwa für Halbleiter und Gehäuse, die flexibel sein müssen.
Weitere Materialien
expand_less expand_moreDie Robotik ist bei der Verwendung innovativer Materialien zur Herstellung ihrer Komponenten und Produkte führend.
Hierzu zählen unter anderem Polymere wie Kollagen, Cellulose und Chitosan sowie synthetische Polymere wie Polycaprolacton (PCL) und Polymilchsäure (PLA).
Selbstheilende Materialien werden in der Soft-Robotik häufig eingesetzt bzw. erwogen, um die Nutzungsdauer zu verlängern.
Intelligente Materialien, die ihre Form oft aufgrund von unterschiedlichen Reizen ändern können, wie etwa elektromechanisch aktive Polymere (EAP) – auch künstliche Muskeln genannt – und Formgedächtnispolymere gewinnen ebenfalls an Bedeutung.
Hydrogele, Silikone wie Polydimethylsioxan (PDMS) und weiche Verbundwerkstoffe ergänzen die Palette.
Hinzu kommen innovative Metalle und Legierungen wie kohlenstofffaserverstärkte Verbundwerkstoffe und die Nickel-Zinn-Legierung Nitinol, eine Formgedächtnislegierung (SMA).
Bericht zur Fertigungsrobotik
Ein Leitfaden für Techniker und Ingenieure zum Verständnis des neuesten Stands der Hardware, Materialien und der Zukunft der Robotikfertigung.
E-Book herunterladenVorteile von Protolabs bei Komponenten und Ausstattungen für die Robotikindustrie
CNC-gefertigte Präzisionsteile
Wir fertigen Ihre zunehmend komplexen Präzisionsteile aus Metall und Kunststoff mittels 3-Achsen- und 5-Achsen-Hochgeschwindigkeitsfräsen sowie Drehen mit angetriebenen Werkzeugen.
Individuell & On-Demand Fertigung
Egal, ob Sie hochgradig maßgeschneiderte, einzigartige Teile in kleinen Stückzahlen oder wiederholbare Teile in großen Serien benötigen, Protolabs hat Lösungen für alle Ihre Anforderungen.
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F&E ist ein wesentlicher Bestandteil der Robotikindustrie. Sie erhalten zu jedem Ihrer auf unsere Plattform hochgeladenen CAD-Modelle eine kostenlose Machbarkeitsanalyse. Wenn Sie Unterstützung benötigen, um die Machbarkeit Ihres Teils sicherzustellen, beraten wir Sie gern individuell. Im Rahmen unserer digitalen Fertigungsdienstleistungen bieten wir außerdem Iterations- und Funktionsprüfungen Ihrer Teile an.
Qualitätszertifizierung und Rückverfolgbarkeit
Profitieren Sie von unseren ISO 9001-zertifizierten Fertigungsprozessen für Teile mit hohen Anforderungen.
Materialien
Wählen Sie aus Metallen wie Aluminium, Titan und Edelstahl 17-4 PH sowie Kunststoffen wie POM und Elastomeren.
Vorteile der Machbarkeitsanalyse für Ihren Produktlebenszyklus
Für die Robotik entwickelte Teile müssen oft für flinke Bewegungen ausgelegt sein und gleichzeitig unzähligen Wiederholungen standhalten. Vor der Serienproduktion zu prüfen, ob Ihre Teile diese Anforderungen erfüllen, kann Ihnen den nötigen Vorsprung vor der Konkurrenz verschaffen. Mit der Machbarkeitsanalyse von Protolabs erhalten Sie innerhalb weniger Stunden ein Angebot. Design und Iteration waren noch nie so schnell und einfach. Sollte sich bei der Analyse herausstellen, dass für die Machbarkeit Ihres Teils Anpassungen erforderlich sind, können unsere Anwendungstechniker Sie fachkundig beraten und Ihnen bei der Erstellung eines Modells helfen, das Protolabs produzieren kann. Sobald Sie ein Angebot für Ihren funktionsfähigen Prototypen erhalten haben, brauchen Sie diesen nur noch zu bestellen. Mit unseren Rapid-Prototyping-Services können Ihre Teile innerhalb von einem Tag versandfertig sein.
"Über die Angebotsplattform von Protolabs erhalten wir im Handumdrehen Angebote sowie Feedback zur Machbarkeit unserer Designs. Dadurch konnten Probleme bereits im Vorfeld der Produktion angegangen und behoben werden. Das ist äußerst praktisch, zudem lassen sich die Dateien sehr einfach hochladen.“
“Es war eine ungewöhnliche technische Herausforderung, die von Protolabs mit einem außergewöhnlichen Service gelöst wurde. Wir schätzten ihre Effizienz, ihr Fachwissen und ihre Liebe zum Detail, und die Geschwindigkeit, die nicht viele andere Hersteller hätten erreichen können. Nachdem wir das Material festgelegt hatten, war Protolabs in der Lage, die Teile zu formen und in kürzester Zeit an uns auszuliefern."
