Seit über dreißig Jahren entwirft und liefert die Farason Corporation kundenspezifische Automatisierungs- und Robotersysteme an Hersteller und lieferte über 900 Maschinen nach Nordamerika, Asien, Südamerika und Europa. Das Farason-Team fügte Markforged 3D-Drucker hinzu, um die Design- und Produktionsmöglichkeiten zu verbessern. Dies steht im Einklang mit dem Engagement von Farason, einzigartige Lösungen zu liefern, die genau auf die spezifischen Herausforderungen der Kunden zugeschnitten sind. Das Unternehmen nutzte Markforged, um eine kundenspezifische Schnellwechsel-Montageplatte für eine Vakuumgreifer-End-of-Arm-Werkzeuglösung zu entwickeln.

Schnellwechsel-Montageplatte bedruckt in Onyx® und Endlos-Carbonfaser

Da die zu bewegenden verpackten Waren (gefüllte Shampooflaschen) schwer und unregelmäßig geformt waren und sich schnell durch die Linie bewegten, wogen herkömmliche Verpackungslösungen von der Stange, die für den Hubtransfer ausgelegt sind, zu viel für die Nutzlastgrenzen des Roboters und verhinderten die angestrebte Taktrate und die Bewegungsdistanzen. Bei einem großen Produktmix war das Entfernen und Ersetzen von Schnellwechsel-Montageplatten aus Onyx® und kundenspezifischem EOAT aus Endloskohlefaser erforderlich, aber herkömmliche (kundenspezifisch gefräste Delrin-Teile) sind eine schlechte Lösung: eine Einzelproduktlösung für jeden Wechsel würde sich negativ auf den Produktionsplan auswirken und wäre nicht erschwinglich, um Änderungen bei den verfügbaren Robotern und den beförderten Verpackungen zu berücksichtigen.

Nach Ansicht des Farason-Teams war eine kundenspezifische EOAT erforderlich, aber herkömmliche (aus Delrin gefräste) Teile sind eine schlechte Lösung:

• Die Teile sind kostspielig und können für hohe Taktraten zu schwer sein.
• Leistungsoptimiertes EOAT erfordert mehrere kostspielige Fräsvorrichtungen, um die Merkmale entlang mehrerer Achsen zu liefern, was zu höheren Kosten und längeren Vorlaufzeiten führt, wenn es außerhalb des Unternehmens hergestellt wird.
• Weitere Schritte zur Gewichtsreduzierung können die Leichtbauweise verbessern, können aber ein Teil überarbeiten, was das Risiko von Ausschuss erhöht und zusätzliche Verzögerungen mit sich bringt.
• Die Herstellung von kundenspezifischen EOAT-Einzelstücken lässt sich bei Änderungen von Automatisierungsplattformen und Produktverpackungen nicht gut skalieren.

Richard Cook, F&E-Supportingenieur bei Farason, nutzte die Möglichkeiten des industriellen 3D-Drucks in Kombination mit anderen Maschinenkomponenten, um ein kundenspezifisches Schnellwechsel-Montageplatten- und Aufnahmeplattensystem zu entwickeln. Diese Hybridteile reduzierten die Größe, das Gewicht und die Anzahl der Teile eines herkömmlichen Schnellwechselsystems für Vakuumgreifer am Ende des Arms und enthielten gleichzeitig bewährte Greiferkomponenten. Richard Cook hob hervor, dass die daraus resultierende leichtgewichtige EOAT-Lösung nicht nur eine Taktrate von 80 Teilen pro Minute erreicht, einschließlich langer Verfahrwege von über 26 Zoll, sondern diese produktionsfähige Lösung auch werkzeuglose Umrüstungen beim Wechsel zwischen den produktzugewandten Aufnahmeplatten ermöglicht.

Christian Weder, Design Support Engineer, erfüllt bei Farason eine Schlüsselfunktion bei der Unterstützung des Designs und der Herstellung von 3D-gedruckten Teilen mit der Markforged-Ausrüstung. Er sagte: „Die Wahl des 3D-Drucks als Basis für dieses Werkzeug war wirklich gut und ermöglichte uns, Maschinenteile einzubauen und gleichzeitig die Menge an Aluminium zu reduzieren. Es ist sehr wichtig, dieses Werkzeug leicht zu halten, weil wir uns so schnell bewegen.“ Christian Weder merkte weiter an, dass ein alternatives Teil aus gefrästem Delrin wahrscheinlich nicht dasselbe Zielgewicht für die Nutzlast des Roboters erreichen würde, und der Aufwand, weiteres Material zu entfernen und Merkmale hinzuzufügen, birgt das Risiko, dass ein gefrästes Teil verschrottet wird, was die Zeit bis zur Auslieferung an den Kunden drastisch verlängert.

 „Ich weiß, wenn der Kunde in einem Jahr ein anderes Teil braucht, werden wir es herstellen können. Das gedruckte Teil wird passen, es wird keine andere Stärke oder Oberflächenbeschaffenheit haben oder andere Elemente, die für den Kunden eine Herausforderung darstellen könnten.“
– Richard Cook, Ingenieur für F&E-Unterstützung, Farason Corporation

Schnellwechsel-Montageplatte bedruckt in Onyx® und Endlos-Carbonfaser

Die Farason Corporation verwendet einen Markforged X7™-Industriedrucker, um die Teile aus Markforged Onyx® zu produzieren, mit zusätzlicher Endloskohlefaser zur Verstärkung, wo dies für ein Teil erforderlich ist, das für lange Einsätze und mehrfache Umrüstzyklen geeignet ist. Das Unternehmen benötigte Markforged, um die komplexe Teilegeometrie in einem entsprechend stabilen Material zu liefern und die für das Hinzufügen der nicht gedruckten Komponenten in die CAD-Konstruktion erforderlichen Fräsungen und Montagefunktionen zu integrieren. Dadurch entfallen die vielen Fräsvorbereitungen, die beim Schneiden von Merkmalen in mehreren Achsen mit herkömmlichen Werkzeugen erforderlich sind. Als Nächstes konnten einfache Metallteile wie Unterlegscheiben und Muttern sowie die Komponenten des Vakuumgreifers direkt in die Baugruppe integriert werden, um ein verstärktes, funktionales Werkzeug herzustellen, ohne die Gewichtsanforderungen zu überschreiten.

Durch den Verzicht auf kostspielige konventionelle Einzelanfertigungen war das Farason-Team in der Lage, seine Lösung an die sich ändernden Anforderungen anzupassen. Nachdem sie ihr Design bestätigt und getestet hatten, konnten sie die Lösung an vier Robotern einsetzen und eine Reihe von produktangepassten Aufnahmeplatten hinzufügen. Der Einsatz des 3D-Drucks für die Aufnahmeplatten ermöglichte es, den Kunden weitere Optionen anzubieten, auch nach der Lieferung und Installation der Schnellwechsel-Montageplatte.

Richard Cook weist auf weitere Vorteile des 3D-Drucks in diesem Design hin: Text auf dem Teil, Schnappklammern für die schwenkbaren Verschlusszylinder, eine nur in eine Richtung wirkende Lasche und eine Vertiefung für das Farbmuster für das Produktaufnahmeetikett. Diese zusätzlichen Elemente erleichtern den werkzeuglosen Wechselprozess und werden ohne Gewichtszunahme erreicht. „Durch den 3D-Druck“, so Richard Cook, “konnten wir die Traglast- und Trägheitsgrenzen des Roboters einhalten, denn das Ding flog geradezu.“

Laut Richard Cook ist der wichtigste Faktor für das Farason-Team hinsichtlich seines Engagements für Markforged-Ausrüstung jedoch ein einziges Wort: Beständigkeit. „Ich weiß, wenn der Kunde in einem Jahr anruft und ein neues Teil braucht“, sagt Richard Cook, “werde ich es herstellen können. Das gedruckte Teil wird passen, und es wird keine andere Stärke haben oder eine andere Oberflächenbeschaffenheit oder andere Elemente, die für den Kunden eine Herausforderung darstellen könnten. Es wird nach allen vernünftigen Maßstäben das Gleiche sein.“

Markforged-Vorteile:

• Das Farason-Team berichtet, dass die Markforged-Lösung 25 % der Kosten ihres konventionellen CNC-Fräsansatzes ausmacht.
• Teilereduzierung: Rationalisierung der Anzahl der benötigten Maschinenkomponenten durch
• Leichtere und leistungsfähigere 3D-gedruckte EOAT können mehr Zyklen erreichen.
• Produzieren Sie in Stunden statt in Wochen; stellen Sie je nach Bedarf mehrere Exemplare her.
• Senkung der Lagerkosten durch Drucken auf Abruf.