Großformat-Additive Fertigung (LFAM)
Im GoetheLab der FH Aachen arbeiten wir an der Entwicklung einer innovativen Anlage zur Großformat-Additiven Fertigung (LFAM), die die Grenzen klassischer FDM-Druckverfahren überwindet. Während herkömmliche Desktop-FDM-Drucker oft durch ihre begrenzte Bauraumgröße eingeschränkt sind, ermöglicht unser Ansatz im LFAM-Verfahren eine Fertigung in deutlich größerem Maßstab.
Einsatz von Granulat-Extrudern und Roboterarmen
Das Herzstück unseres LFAM-Systems bildet ein Granulat-Extruder, der an einem Yaskawa-Roboterarm montiert ist. Im Vergleich zu herkömmlichen Filament-Extrudern, die in ihrer Kapazität begrenzt sind, erlaubt der Granulat-Extruder einen höheren Materialdurchfluss. Dies ermöglicht es, größere Mengen Material in kürzerer Zeit zu extrudieren und kontinuierlich nachzufüllen, was den Druckprozess effizienter und unterbrechungsfreier gestaltet.
Der Yaskawa-Roboterarm, der den Granulat-Extruder trägt, kann sich frei auf einer großen Fläche bewegen. Diese Bewegungsfreiheit ist ein entscheidender Vorteil, da sie die Herstellung großformatiger und komplexer Bauteile ermöglicht, die mit traditionellen Druckern nicht realisierbar wären. Dadurch können nicht-planare Strukturen und maßgeschneiderte Geometrien gedruckt werden, die für industrielle Anwendungen von großem Interesse sind.
Aktuelle Herausforderungen und erste Erfolge
Ein zentrales technisches Anliegen in unserem Projekt ist derzeit die Optimierung der Bahnplanung des Roboters. Die präzise Steuerung des Roboterarms, insbesondere in Kombination mit der Materialzufuhr des Granulat-Extruders, stellt eine anspruchsvolle Aufgabe dar. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, haben wir ein speziell angepasstes Steuerungssystem entwickelt, das die präzise Dosierung und Bewegung des Extruders sicherstellt.
Trotz der bestehenden Herausforderungen konnten wir bereits erste vielversprechende Ergebnisse erzielen. In Zusammenarbeit mit einem studentischen Team aus dem Mechatronik-Master haben wir erste Bauteile erfolgreich gedruckt. Diese frühen Erfolge zeigen, dass unser System funktionsfähig ist und großes Potenzial für die Weiterentwicklung besitzt.
Zusammenarbeit mit dem Mascor Institut und Entwicklung der Systemarchitektur
Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit dem Mascor Institut realisiert. Diese Kooperation ermöglicht es uns, auf ein breites Spektrum an Wissen und Erfahrung zurückzugreifen, um die LFAM-Technologie weiter voranzutreiben. Gemeinsam arbeiten wir an der Entwicklung einer hochmodernen Anlage, die das Fused Granular Fabrication (FLM) Verfahren nutzt. Dieses Verfahren verwendet Kunststoff- und Spritzgussgranulat, um großformatige und nicht-planare Polymerbauteile zu drucken.
Ein besonderes Augenmerk legen wir auf die eigenständige Entwicklung der gesamten Systemarchitektur. Hierzu gehört auch ein selbstentwickeltes Steuerungssystem, das speziell auf die Anforderungen des Granulatextruders als Endeffektor des Roboters zugeschnitten ist. Diese Entwicklung ermöglicht eine präzise Steuerung des gesamten Druckprozesses und stellt sicher, dass die Qualität und Genauigkeit der gedruckten Bauteile den hohen Anforderungen der industriellen Fertigung entsprechen.
Meilensteine und Ausblick
Das Projekt befindet sich derzeit in der Prototypphase. Ein wichtiger Meilenstein wurde kürzlich erreicht, als wir beim ersten Gesamtsystemtest erfolgreich die ersten Bauteile auf einem provisorischen Druckbett drucken konnten. Dieser Erfolg markiert einen bedeutenden Schritt in der Entwicklung unserer Anlage und bestätigt die Machbarkeit unseres Ansatzes.
In den kommenden Monaten werden wir weiter an der Optimierung und Verfeinerung des Systems arbeiten. Ziel ist es, die Technologie zur Marktreife zu bringen und neue Standards in der additiven Fertigung zu setzen. Das GoetheLab und das Mascor Institut sind zuversichtlich, dass die Großformat-Additive Fertigung ein bedeutendes Potenzial für zukünftige Forschungsprojekte und industrielle Anwendungen bietet.
Wir freuen uns darauf, die Entwicklung dieser vielversprechenden Technologie weiter voranzutreiben und ihre Möglichkeiten in der Praxis zu demonstrieren.
Projekt
Roboter LFAM
Ansprechpartner:
Alexander Prehn
prehn@fh-aachen.de