Intelligente robotergestützte Nachbearbeitung für die additive Metallfertigung
Die additive Fertigung von Metallen (3D-Druck) hat die Fertigungsindustrie revolutioniert und ermöglicht die Produktion komplexer, filigraner Bauteile mit höherer Effizienz und geringeren Kosten. Allerdings erfordern diese Teile zwangsläufig eine Nachbearbeitung, die den Zeit- und Kostenaufwand pro Einheit erhöht und die Vorteile der additiven Fertigung sogar zunichtemachen kann. Das Entfernen der Stützstrukturen ist der wichtigste und kritischste Schritt bei der Nachbearbeitung von Metallen in der additiven Fertigung, stellt aber nach wie vor eine große Herausforderung dar.
Aktuell sind Stützstrukturen für die Formgenauigkeit beim Drucken unerlässlich; sie müssen jedoch entfernt werden, um Endprodukte zu erhalten, die den Anforderungen an Abmessungen, Struktur und Toleranzen entsprechen. Die meisten additiven Fertigungsverfahren für Metalle basieren nach wie vor auf der manuellen Entfernung der Stützstrukturen. Gleichzeitig haben automatisierte Nachbearbeitungstechnologien für die additive Fertigung von Metallen bemerkenswerte Fortschritte erzielt. CNC-Fräsen ist die am weitesten verbreitete Methode; dieses ausgereifte Verfahren wird in verschiedenen Fertigungsumgebungen eingesetzt und häufig mit additiver Fertigung kombiniert, um hybride Fertigungsmodelle zu bilden. Die Präzision und Wiederholgenauigkeit von CNC-Maschinen sind unbestritten, jedoch beeinträchtigen die begrenzte Designflexibilität und die Materialschwankungen zwischen den Chargen ihren praktischen Einsatz in diesem Bereich.
Roboter: Die bahnbrechende Lösung
Weder die traditionelle manuelle Entformung noch die derzeit weit verbreitete CNC-Bearbeitung können die multidimensionalen Anforderungen der Kunden im Bereich der additiven Fertigung von Metallen vollständig erfüllen.ForgeciseDas Unternehmen hat sich der Nutzung fortschrittlicher Software und KI-Systeme verschrieben, um automatisierte Lösungen für die unterschiedlichen Betriebsbedingungen in der additiven Fertigung bereitzustellen, insbesondere für die Entfernung von Stützstrukturen und die Oberflächenreinigung. Roboter haben sich als überlegene Alternative zu konventionellen Methoden etabliert und bieten unübertroffene Geschwindigkeit, Effizienz, Flexibilität, Bearbeitungspräzision, Betriebsstabilität, Sicherheit, Kosteneffektivität und Energieeffizienz. Die Integration von Roboterarmen in diesen Prozess verbessert nicht nur die Endproduktqualität, sondern etabliert auch ein sichereres, umweltfreundlicheres und kostengünstigeres Fertigungssystem.
Software: ProTCAM
Diese Kernsoftware basiert auf einer vollständig im Inland entwickelten Geometrie-Engine-Plattform mit unabhängig steuerbaren Kernalgorithmen, einschließlich Trajektorienlösungsstrategien für komplexe Oberflächengeometrien. Zu den wichtigsten Funktionen gehören:
- Optimale Ausrichtung: Passt automatisch die optimale Teileposition anhand der tatsächlichen Messdaten an und erzeugt ein ausgerichtetes Koordinatensystem als Bearbeitungsreferenz.
- Positionsabweichungs-Rückkompensation: Metallene 3D-gedruckte Bauteile weisen häufig erhebliche Verformungen auf. Um die Positionsgenauigkeit der Querschnitte nach der Bearbeitung zu gewährleisten, wendet das System eine umgekehrte Verformungskompensation auf die Werkzeugwege mithilfe von Messdaten an.
- Oberflächenbearbeitung: Ausgestattet mit einer unabhängigen Geometrie-Engine, übernimmt es die Modellverarbeitung, einschließlich der Oberflächenwiederherstellung (Reparatur unvollständiger Oberflächen mit Löchern, Lücken oder Nähten, um die ursprüngliche, nicht beschnittene Geometrie wiederherzustellen) und der Oberflächenrekonstruktion (Wiederaufbau von Mehrflächen-Teilmodellen zu einer einzigen einheitlichen Oberfläche).
Proprietäre Hardwaretechnologie
Wie qualifizierte Techniker, Forgecise Roboter handhaben verschiedene Werkzeuge präzise:
- Kalibrierung der Bewegungskette: Nutzt optische Messtechnik zur automatischen Kalibrierung von 8-Achs-Robotern mit hoher Genauigkeit, ohne dass externe Sensoren oder manuelle Eingriffe erforderlich sind.
- Prüfgerät: Nutzt optische Messtechnik zur automatischen Kalibrierung von 8-Achs-Robotern und erreicht so eine hohe Präzision ohne externe Sensoren oder manuelle Bedienung.
- Scanner-Referenzrahmen: Richtet das 3D-Scanner-Koordinatensystem mittels Hand-Auge-Kalibrierung am Roboter-Koordinatensystem aus und ermöglicht so die scanbasierte Werkstückpositionierung und flexible Spannvorrichtung.
- Werkzeugmittelpunkt (TCP): Kalibriert alle Werkzeuge einzeln – einschließlich Spindeln, Schleifbänder, Meißel und Greifer –, um eine vollständige Bewegungskette von der Schneide bis zum Werkstück herzustellen.
Adaptive Werkzeuge für vielfältige Anwendungen
Das System unterstützt verschiedene Endeffektor- und Werkzeugkombinationen, die an spezifische Nachbearbeitungs-Workflows angepasst werden können. Optimale Werkzeugkonfigurationen werden anhand der Teileserien und Oberflächengüteanforderungen ausgewählt. Fünf typische Werkzeuge stehen zur Verfügung:
① Vlies-Schleifscheibe (Lamellenscheibe)
② Lochscheiben-Schleifpapier
③ Flachschleifscheibe mit Zentrierloch
④ PCD-beschichteter Schaftfräser
Wichtige Anwendungsbranchen & Anpassungsdienstleistungen
ForgeciseDas intelligente robotergestützte Nachbearbeitungssystem von [Name des Unternehmens] wurde für Branchen entwickelt, in denen metallische AM-Teile hohe Präzision, Zuverlässigkeit und die Einhaltung strenger Normen erfordern:
- Luft- und Raumfahrt & Luftfahrt: Fertigstellung von Turbinenschaufeln, Kraftstoffdüsen, leichten Halterungen und Wärmetauschern mit internen Kanälen; Entfernen von Stützen an Titan-/Aluminiumlegierungsteilen unter Beibehaltung der Dauerfestigkeit und der aerodynamischen Oberflächen.
- Medizinprodukte & Implantate: Polieren von orthopädischen Implantaten, Zahngerüsten und chirurgischen Instrumenten zu biokompatiblen Spiegelglanzoberflächen; Entgraten von porösen/gitterförmigen Strukturen ohne Beschädigung empfindlicher Details oder Einbringen von Verunreinigungen.
- Automobil & Motorsport: Nachbearbeitung von leichten Strukturbauteilen, Abgaskrümmern und kundenspezifischen Kühlsystemen; Sicherstellung der Maßgenauigkeit für Hochleistungsbauteile, die in kleinen Serien gefertigt werden.
- Energie- und Stromerzeugung: Bearbeitung von Gasturbinenkomponenten, Kernreaktorteilen und Öl-/Gasventilen; Verarbeitung von Hochtemperaturlegierungen (z. B. Inconel, Kobalt-Chrom) mit gleichbleibender Oberflächengüte.
- Industriemaschinen und Werkzeuge: Entgraten und Polieren von konturnahen Kühlformen, Vorrichtungen und Lehren; Anpassung an unterschiedliche Geometrien und Materialien ohne Umrüstung.
Forgecise bietet umfassende Anpassungsmöglichkeiten um den individuellen Kundenbedürfnissen gerecht zu werden:
- Prozessspezifische Werkzeugkonstruktion: Anpassung von Endeffektoren, Schleifmitteln und Schneidwerkzeugen an die Geometrie des Bauteils, das Material und die Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit (z. B. weiche Bürsten für Gitterstrukturen, starre Schleifscheiben für Dichtflächen).
- Softwareintegration und Workflow-Optimierung: Anpassung von ProTCAM an bestehende CAD/CAM-Ökosysteme, Integration von CT/CMM-Daten für geschlossene Regelkreise zur Korrektur und Entwicklung kundenspezifischer Trajektorienstrategien für proprietäre AM-Prozesse.
- Schlüsselfertige Automatisierungszellen: Entwicklung und Einsatz kompletter Roboterarbeitszellen mit Sicherheitsgehäusen, Staubabsaugung und In-Prozess-Inspektion, skaliert von F&E-Laboren bis hin zu Produktionslinien mit hohem Durchsatz.
Die Forgecise Der Roboter zur Entfernung von Stützstrukturen in der additiven Fertigung wurde entwickelt, um den größten Engpass in der Nachbearbeitung von 3D-Metalldruckteilen zu lösen: die effiziente und präzise Entfernung der Stützstrukturen. Im Gegensatz zu manuellen oder CNC-basierten Verfahren integriert dieses robotergestützte Entgratungssystem für 3D-gedruckte Teile die proprietäre ProTCAM-Software mit adaptiver Hardware, um die automatisierte Nachbearbeitung komplexer Geometrien – einschließlich des Polierens von Gitterstrukturen und internen Kanälen – ohne Maßabweichungen zu ermöglichen. Er eignet sich hervorragend für die Entfernung von Stützstrukturen aus Titanlegierungen und anderen hochwertigen Materialien der additiven Fertigung und ist daher ideal für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Automobilindustrie. Als vollständig anpassbare Plattform… Forgecise bietet maßgeschneiderte AM-Nachbearbeitungslösungen, die die Entfernung von Stützstrukturen von einem Kostenfaktor in einen optimierten, wertschöpfenden Schritt im additiven Fertigungsablauf verwandeln.
