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KUKA Roboter revolutioniert den 3D-Druck von komple-xen Metallbauteilen

Herausforderungen der modernen Fertigung in der Metallindustrie ge-recht werden: Das geht mit der modularen Automationszelle, die HS Au-tomation für eine neue Art des 3D-Metalldrucks entwickelt hat.

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KUKA Roboter revolutioniert den 3D-Druck von komple-xen Metallbauteilen
Mit der Automationszelle, die HS Automation entwickelt hat, können Unternehmen den Herausforderungen der modernen Fertigung in der Metallindustrie gerecht werden.

Das Laserschweißverfahren mit einem KUKA Roboter ermöglicht eine wirtschaftliche und materialschonende Fertigung von komplexen Metall-teilen – ohne Verwendung jeglicher Stützstrukturen.

Bionische Konstruktionen, komplexe Strukturen und geringe Losgrößen – um diesen Herausforderungen der modernen Fertigung in der Metallindustrie zu begegnen, entwi-ckelte HS Automation in Zusammenarbeit mit KUKA eine Roboterlösung für 3D-Metalldruck. Der 3D-Drucker schweißt Schichten mit minimaler Wandstärke von 2 mm. Die Fertigung aus vollem Material ist ebenfalls möglich. Das fertige Werkstück muss nicht oder nur minimal nachbearbeitet werden. Die Anlagenentwickler erreichen mit der Zu-sammenarbeit minimalen Materialabfall und geringe Herstellungskosten bei fast unbe-grenzten Gestaltungsmöglichkeiten.


KUKA Roboter revolutioniert den 3D-Druck von komple-xen Metallbauteilen
Der 3D-Drucker schweißt Schichten mit minimaler Wandstärke von 2 mm. Die Ferti-gung aus vollem Material ist ebenfalls möglich.

Additive Fertigung getrieben durch KR IONTEC
Der 3D-Metalldrucker von HS Automation kombiniert Roboter aus der KR IONTEC Fami-lie mit einem Drehkipptisch, der sich synchron zum Roboterarm entsprechend der Werk-stückvorgaben bewegt. Sechs Schweißlaser am Ende des Druckkopfes von Meltio schmelzen den zugeführten Draht präzise auf das Trägermaterial beziehungsweise das entstehende Werkstück. Schicht für Schicht wächst so das vorab designte 3D-Objekt.

Der Drehkipptisch, der ebenfalls von KUKA entwickelt wurde, positioniert das Werk-stück so, dass der Druckkopf immer an der richtigen Stelle neues Material aufschweißen kann. Stützstrukturen, wie sie beim herkömmlichen 3D-Druck üblich sind, werden so obsolet.


KUKA Roboter revolutioniert den 3D-Druck von komple-xen Metallbauteilen
Das Laserauftragsschweißen verringert den Materialaufwand im Vergleich zum Frä-sen oder Drehen aus einem kompletten Metallblock um bis zu 98 Prozent.

Präzision ohne aufwendige Nachbearbeitung oder hohe Materialkosten
Der Einsatz des absolut vermessenen Roboters garantiert die Genauigkeit, die die Metall-druckanwendung von der bestehenden Konkurrenz unterscheidet. „Mit der Roboterlö-sung erweitern wir die Möglichkeiten der Fertigung enorm“, so Rolf Steidinger, Ge-schäftsführer sowie kaufmännischer Leiter von HS Automation, zum Potenzial des 3D-Metalldruckers: „Sobald ein Teil nicht konventionell gefertigt werden kann, ist der Ein-satz dieses Geräts unumgänglich.“ Das Verfahren löst zum Beispiel Ersatzteilprobleme, da nicht mehr verfügbare Bauteile selbst produziert werden können.

Bei konventionell fertigbaren Teilen überzeugt das Verfahren durch reduzierte Kosten und viermal höhere Produktivität. Das Laserauftragsschweißen verringert sowohl den Materialaufwand als auch die Nachbearbeitungszeit im Vergleich zum Fräsen oder Dre-hen aus einem kompletten Metallblock. Das Einsparungspotenzial liegt hier bei bis zu 98 Prozent des Materials. Diese Stärken bewähren sich vor allem im Werkzeugbau, im Son-deranlagenbau oder in der Fertigung von Prototypen. Herstellung, Test und Optimie-rung von strömungsoptimierten Bauteilen zum Beispiel von Windkraftanlagen werden so immens beschleunigt.


KUKA Roboter revolutioniert den 3D-Druck von komple-xen Metallbauteilen
Der Automatisierungsdienstleister HS Automation arbeitet seit 2017 mit KUKA zu-sammen.

Fertigungsverfahren der Zukunft: nachhaltig und anpassungsfähig
Die Präzision des robotergeführten Laserauftragsschweißens hebt die bekannte Anwen-dung des Metalldrucks auf ein neues Level. Das Robotersystem ist beispielsweise in der Lage, doppelwandige Objekte wie Bauteile mit innenliegenden Kühlungskanälen zu ferti-gen. Der mit sechs 200-Watt-Lasern ausgestattete Druckkopf verarbeitet neben dem Einzelmaterialdruck auch zwei unterschiedliche Metall-Materialien in einem Druckteil.


KUKA Roboter revolutioniert den 3D-Druck von komple-xen Metallbauteilen
Der 3D-Metalldrucker kombiniert den KR IONTEC mit einem Drehkipptisch. Stütz-strukturen werden so obsolet.

„Fast jedes Material kann verarbeitet werden: Edelstahl, Titan, Werkzeugstähle, Nickelle-gierungen. Unser Laserpartner Meltio arbeitet aktuell daran, Kupfer zu drucken. Damit rückt der Einsatz auch für E-Mobilitätsprojekte in greifbare Nähe“, prognostiziert Marc Steidinger. Der Geschäftsführer von HS Automation, zuständig für die technische Lei-tung des Projekts, sieht Einsatzbereiche vor allem in der Ersatzteilproduktion, in der Entwicklung von Serien und in der Medizintechnik. Im Prototypenbau profitieren An-wender von der komplett flexiblen Anpassung der Druckparameter. Künstliche Kniege-lenke aus Titan und andere medizinische Implantate werden dank 3D-Metalldruck in Zukunft individuell an den Patienten angepasst.

Der Einsatz von innovativen Software-Lösungen wie KUKA.CNC macht die Technologie noch attraktiver für kleine und mittlere Unternehmen. Dank der Software können per CAD/CAM-System designte Strukturen direkt gefahren werden – ohne in KUKA Robot Language (KRL) umgewandelt zu werden.


KUKA Roboter revolutioniert den 3D-Druck von komple-xen Metallbauteilen
Die Geschäftsführer Marc Steidinger (links) und Rolf Steidinger eröffnen mit dem Metall-3D-Druck vor allem dem Mittelstand neue Fertigungsperspektiven.

Synergien nutzen: HS Automation ist seit 2017 KUKA Systempartner
HS Automation verfolgt mit seinen ca. 20 Mitarbeitenden das Ziel, Automatisierung auch für andere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) produktiv nutzbar zu machen. Rolf Steidinger sieht das Unternehmen als Partner eines leistungsfähigeren, nachhaltige-ren Mittelstands: „Einige unserer Kunden unterstützen wir bereits seit 24 Jahren bei der automatisierten Produktion. Gemeinsam entwickeln wir stetig zukunftsfähige Lösungen auf dem neuesten Stand der Technik.“

Im Zuge der KUKA Systempartnerschaft, die seit 2017 besteht, nutzen die beiden Unter-nehmen lösungsorientiert und gewinnbringend die Stärken des jeweils anderen: direkter Zugang zu praktischen Herausforderungen, branchenspezifisches Know-how und hohe Applikationserfahrung. Die Experten von HS Automation konzipieren und bauen kom-plette Fertigungslinien – von der Maschinenbeladung, der Einspeisung von Maßen und Zuschnitt über das automatisierte Zusägen hin zum Verschrauben oder Vernageln. Sie setzen aber auch Einzelprojekte wie Punktschweißzellen um. Vor Inbetriebnahme nutzt HS Automation ebenfalls KUKA Produkte wie KUKA.Sim, um den Projekterfolg zu si-chern. Die Experten planen damit Raummaße, Bewegungsradien und Sicherheitsberei-che der Anlage vorab.

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