Platz 1, Kategorie 1: Handhabung und Montage

Ultra-Leichtbau-Betriebsmittel aus generischen Faserverbundstrukturen

Mehr Produktivität und Ergonomie

Mit FibreTEC3D stellt Daimler einen Greifer- /Betriebsmittelmodulbaukasten vor und errang in der Kategorie „Handhabung und Montage“ den ersten Platz. Leichtbau im Betriebsmittelwesen ist Enabler für Produktivitäts- und Ergonomiesteigerungen. In Folge verringerter Werkzeugträgheiten lässt sich bei Roboteranlagen beispielsweise Reichweite, Energiebedarf, Zykluszeit, Lagerverschleiß und Roboterinvest optimieren. Bei manuellen Applikationen können zum Beispiel Lastaufnahmemittel wie Balancer eingespart werden. Zugleich wird die Ergonomie in Hinblick auf „Aging Workforce“ und das Generationsmanagement verbessert.

Bestehende Ansätze von Leichtbaubetriebsmitteln basieren häufig auf topologisch-optimierten Metallprofilen, zum Beispiel Euro-Greifer-Tooling oder Montageprofilen. Die geometrische Flexibilität wird dabei durch den modularen Charakter ermöglicht, der durch den metallischen, isotropen Werkstoff begünstigt wird. Analoge Ansätze auf Faserverbundbasis verwenden Carbon-Profile in Kombination mit formschlüssigen Schellenelementen, um den Faserverbund nicht durch Verschraubungen oder ähnliches zu beschädigen. Allerdings haben diese wiederum einen negativen Einfluss auf den Leichtbaugrad des Konstrukts. Wieder andere Faserverbundstrategien scheitern an der Kostenintensivität der Auslegung und der Fertigung.

Betriebsmittelmodulbaukasten FibreTEC3D (Foto: Daimler)

FibreTEC3D geht in diesem Kontext neue Wege und setzt auf ein dafür komplett neu entwickeltes Herstellungsverfahren für Kohlefaserkunststoffverbunde. Essenziell dafür ist die dreidimensionale kernlose Wickeltechnik, welche in der Tec-Fabrik von Daimler in Kooperation mit dem ITM der TU Dresden entwickelt wurde. Dieses generative Fertigungsverfahren ermöglicht eine werkzeugfreie, flexible Ablage von Kohlefasersträngen im Raum, wodurch ein maximaler Leichtbaugrad bei minimalen Kosten und höchster Flexibilität erreicht werden kann.

Anbindungsproblematiken werden durch die formschlüssige Integration von metallischen Metalldornen vermieden und ermöglichen die Anwendung konventioneller Fügemethoden. Im Rahmen des Herstellungsprozesses werden Umlenkdorne auf einer Werkzeugplatte mit flexiblem Lochmuster montiert. Anschließend appliziert ein Roboter eine mit Epoxydharz getränkte Kohlefaser, indem er sie um die Metalldorne herumführt und die Umlenkpunkte dabei in das faserverstärkte Rahmentragwerk integriert. Mit dieser Technologie können somit Tragstrukturen von Betriebsmitteln bei ähnlichem Bauraum, Steifigkeit und Festigkeit um rund 50 bis 60 Prozent massenoptimiert werden. Kostenseitig werden keine teuren Werkzeugvorrichtungen oder Anlagentechniken für die Verarbeitung benötigt. Pb