Autorin: Mariateresa Pirozzi, Marketing Specialist, Leister Technologies AG, Italien
Die Synergie entstand aus einer Idee, die im Rahmen des Projekts “Cultura Meccanica” des Fachbereichs für Mechanik des Polytechnikums Mailand gereift ist. Das Ziel war es, Wissen und Kompetenz zum Erstellen und Reproduzieren von architektonischen Elementen in beeindruckenden Dimensionen zu entwickeln. Diese Elemente sollten mit dem Leister-Extruder WELDPLAST 600-i im 3D-Druckverfahren hergestellt werden.
Integration des WELDPLAST 600-i in anthropomorphen Fanuc-Roboter
Das Projekt wurde wissenschaftlich von Prof. Francesco Braghin, Fachbereich für Mechanik, geleitet und von Ingenieur Pierpaolo Ruttico, Fachbereich ABC, koordiniert. Der Arbeitsplatz befand sich im INDEXLAB-Labor des Territorialen Zentrums Lecco unter der operativen Leitung von Ingenieur Carlo Beltracchi mit Unterstützung von Ingenieur Gabriele Viscardi und dem Computational-Designer Khalid Alabdula.
Das Herzstück der Forschung war die Entwicklung von Techniken zur Integration des Leister-Extrudermoduls WELDPLAST 600-i in einen anthropomorphen Fanuc-Roboter. Denn der Extruder sollte, angebaut an den Roboterarm, aussergewöhnlich grosse Kunststoff-Elemente via 3D-Druck herstellen. Diese Elemente wurden als eigenständige sowie zusammenbaubare Blöcke eines modularen Architektursystems konzipiert.
Sorgfältiges Platzieren und perfektes Abstimmen der Komponenten
Polypropylen verstärkt mit Glasfasern ist vollständig recycelbar und wurde durch das niederländische Unternehmen entwickelt und bereitgestellt. Bei der Integration des Extruders an den Roboter wurden die verschiedenen Komponenten sorgfältig platziert und perfekt aufeinander abgestimmt. Der Steuerungscomputer des WELDPLAST, die Stromversorgung und die Verbindungen wurden direkt am “Handgelenk” des Roboters installiert, um ein kompaktes, funktionsfähiges und benutzerfreundliches Plug-and-Play-System zu realisieren. Durch diese Anordnung ist die maximale Beweglichkeit des Roboters auf mehreren Achsen möglich. Zudem reduziert sich das Risiko von Kabelverwicklungen und möglichen Interferenzen aufgrund der Entfernung zwischen den Komponenten erheblich.
Steuerung via SPS zur präzisen Kontrolle des Extrusionsprozesses
Die Steuerung des Systems erfolgt über eine speicherprogrammierbare Steuerung (deutsch: SPS; engl.: programmable logic controller, PLC). Diese Steuerung gewährleistet die präzise Kontrolle des Extrusionsprozesses und wird ausgelöst, wenn die kritische Temperatur für die Extrusion des gewählten Materials erreicht ist. In diesem Zusammenhang hat sich der WELDPLAST 600-i durch seine Druckgeschwindigkeit von 50 bis 75 mm pro Sekunde bewährt und ermöglichte die Extrusion von bis zu 3 kg Material pro Stunde. Das Extrusionsmaterial wurde in 2.5 kg schweren Spulen mit einem Durchmesser von 4 mm in den Extruder eingeführt.
Herstellen von Elementen in freien, sowohl fliessenden als auch gebrochenen Formen
Eines der bemerkenswertesten Ergebnisse dieses Projekts war es, Elemente mit freien, sowohl fliessenden als auch gebrochenen Formen herzustellen. Die Möglichkeit, Strukturen mit signifikanten Überhängen zu schaffen, ist ein bedeutender Fortschritt, der durch eine spezifische Schneid-Strategie erzielt wurde. Diese von Ingenieur Beltracchi und Computational-Designer Alabdula entwickelt Schneid-Strategie machte es möglich, die traditionellen Beschränkungen des 3D-Drucks zu überwinden, erweiterte das Spektrum der möglichen Formen und verschob die Grenzen der Innovation in der additiven Fertigung.
“Virtù Principesche” von Luigi Vanvitelli in 3D gedruckt
Im Video sehen Sie, wie die “Virtù Principesche” von Luigi Vanvitelli (italienischer Architekt, geb. 12. Mai 1700 in Neapel, gestorben am 1. März 1773 in Caserta) mit Hilfe eines innovativen 3D-Druckverfahrens realisiert wird. Hierfür hat der Fachbereich für Mechanik des Polytechnikums Mailand mit dem Mailänder Kunstatelier Cracking Art zusammengearbeitet.
