Ausgangslage

Konventionelle 3D-Druckverfahren wie Fused Filament Fabrication (FFF), auch bekannt als Fused Deposition Modeling (FDM), bauen ein Bauteil in planaren, horizontalen Schichten auf. Aus dieser 2,5D-Schichtlogik ergeben sich zwei bekannte Einschränkungen. Steile Überhänge lassen sich nur mit zusätzlichen Stützstrukturen fertigen, und die Haftung zwischen den Schichten bleibt in Aufbaurichtung (z) die mechanische Schwachstelle des Bauteils.

Die robotergestützte additive Fertigung (R-AM) setzt an diesem Punkt an. Ein Extruder wird als Endeffektor auf einen Industrieroboter oder Cobot montiert. Für die Orientierung des Druckkopfs genügen prozessseitig fünf Freiheitsgrade. Die sechste und siebte Achse bringen Redundanz, die sich für Kollisionsvermeidung und günstigere Roboterposen nutzen lässt. So werden nicht-planare und mehrachsige Bahnen möglich, die den Bedarf an Stützstrukturen senken, die Schichten an der Lastrichtung ausrichten und größere sowie geometrisch komplexere Bauteile erlauben. Der nutzbare Bauraum bleibt dabei durch die Reichweite des Roboters begrenzt. Bei Bedarf lässt er sich über eine zusätzliche Linearachse erweitern.