ASS Maschinenbau ontwikkelt al meer dan 40 jaar intelligente oplossingen voor automatisering en robotica. Van grijperonderdelen uit de robothandkit tot end-of-arm tooling (EOAT) en complete automatiseringsoplossingen voor de automobiel- en kunststofindustrie. Het bedrijf uit Overath ziet duurzaamheid als een levend proces. Het innovatieve bedrijf is partner van PRIMAKLIMA e.V. en heeft zijn CO2-voetafdruk al met 66% verminderd.

Als bedrijf met een hoge mate van verticale integratie worden de meeste onderdelen direct intern bij ASS Maschinenbau geproduceerd. Meestal liggen de oplossingen voor de klant in het standaard onderdelenprogramma van de robothandset, omdat deze het eenvoudigst en voordeligst te realiseren zijn.
eenvoudigste en meest kosteneffectieve te realiseren zijn.

De oplossingen van ASS omvatten echter veel grijpoplossingen die op maat ontwikkeld, ontworpen en geproduceerd moeten worden. Dit komt omdat er vaak andere contouren nodig zijn om onderdelen uit of in een spuitgietmachine te verplaatsen of grijperbekken die bepaalde pick & place-taken in persen overnemen.

Meer dan 90% van deze op maat gemaakte toepassingen zijn gemaakt van aluminium.

Het grote aantal varianten en de complexe geometrieën zijn lange tijd een uitdaging geweest in de productie.

Als alternatief gebruikt ASS Maschinenbau al vele jaren het SLS-proces in de vorm van lasergesinterde onderdelen. Dit proces wordt ook gebruikt om 3D-geprinte onderdelen te produceren voor eindassemblage. Er was een andere oplossing nodig voor onderdelen en structuren met een grotere mechanische sterkte.

“Tijdens de evaluatie konden we geen vergelijkbare 3D-printer op de markt vinden die dit niveau van volwassenheid en stabiliteit bood. Alles wat we onszelf hadden beloofd is gerealiseerd.”
– Thilo Puchert, hoofd automatisering

In het begin waren er zorgen en geruchten dat 3D-geprinte onderdelen niet geschikt waren voor industrieel gebruik – in termen van sterkte, kwaliteit, kosten, betrouwbaarheid en duurzaamheid.

Maar bijna 100% van de losse onderdelen die in het verleden van aluminium werden gemaakt, komen nu uit de industriële Markforged 3D printer bij ASS.

Het feit dat de Markforged technologie kan worden gebruikt om onderdelen te produceren die de sterkte van aluminium overtreffen, werd in eerste instantie in twijfel getrokken en vervolgens op de proef gesteld.

Het project begon volledig risicoloos met individuele voorbeeldcomponenten van Mark3D, die onder echte omstandigheden werden getest.

Er werd bijvoorbeeld een set grijpbekken getest waarin deze een schroef moest vastgrijpen.

Na ongeveer 300.000 cycli werden er geen sporen gevonden op de bekken.

Andere onderdelen werden vervolgens bij Mark3D gekocht via een 3D-printdienstverlener en in de praktijk getest.

Huidige stand van de techniek

Nadat het bedrijf intern overtuigd was van de technologie, definieerde het deze als state-of-the-art en begon het bepaalde grijpoplossingen uit te rusten met 3D-geprinte bekken.

Geleidelijk aan werden steeds meer toepassingen geprint, zoals montagebeugels of apparaten die voorheen machinaal werden bewerkt.

Aangezien het poederbedproces al tientallen jaren in het bedrijf wordt gebruikt, was de nieuwe technologie zeer snel ingeburgerd en was er al een goed begrip van additief ontwerpen.

De ontwerpvrijheid wordt steeds meer benut en er wordt overeenkomstige expertise opgebouwd in het ontwerpen van componenten met continue koolstofvezels. Dit betekent dat componenten niet langer alleen worden ontworpen met het oog op productie, maar vooral met het oog op geoptimaliseerde functionaliteit.

Een speciale productlijn met 3D-geprinte onderdelen

Alle grijpoplossingen die niet met het standaard modulaire systeem kunnen worden geproduceerd, zijn nu grotendeels uitgerust met 3D-geprinte bekken.

In totaal besparen de geprinte grijpers ongeveer een derde van het gewicht in vergelijking met conventioneel gefabriceerde grijpers.

De klant ontvangt de PGR parallelle grijper in combinatie met 3D-geprinte grijpers die zijn aangepast aan het onderdeel van de klant – tegen een vaste prijs.

Het enige wat de klant hoeft te doen is een CAD-bestand van het te grijpen onderdeel opsturen. ASS genereert daaruit de juiste grijperbekken.

Deze grijper wordt dan binnen 3-6 dagen aan de klant geleverd. Tot nu toe kochten klanten de grijper en lieten vervolgens hun eigen grijperbekken maken op de afdeling productieapparatuur. Voor de klant is dit een allround zorgeloze oplossing van ASS.
De geprinte componenten dragen bij aan bijna alle technische oplossingen bij ASS en worden daarom in bijna alle oplossingen geïntegreerd. Tot nu toe zijn bijna 1300 klantspecifieke toepassingen die voorheen mechanisch werden vervaardigd, succesvol geprint.

Klantprojecten worden gerealiseerd op basis van 3D-printen.

Eén doorslaggevend project zorgde voor bedrijfsbrede acceptatie. Het verzoek van een bestaande klant kon niet worden gerealiseerd met de standaardoplossingen vanwege gewichtsbeperkingen in de belastbaarheid van de robot, aangezien de grijper inclusief aluminium profielen ongeveer 6 1/2 kg zou hebben gewogen. Uiteindelijk werd de grijper aangepast aan de eisen van de klant als een compact onderdeel met alle functionele oppervlakken in het ontwerp en vervolgens geprint.

Na nog een iteratielus had de uiteindelijke grijper een totaalgewicht van 2,1 kg vergeleken met het oorspronkelijke gewicht van 6 1/2 kg.

Veel van de onderdelen zijn voorzien van een coating, de zogenaamde EP-coating. Deze zeer slijtvaste coating is universeel toepasbaar en verkrijgbaar in twee Shore hardheden en kleuren: Shore A hardheid 90 in de kleur blauw en Shore A hardheid 60 in de kleur zwart. Deze coating wordt intern aangebracht in een proces dat vergelijkbaar is met verven wanneer bijzonder schurende of gevoelige oppervlakken van onderdelen moeten worden behandeld. Voor de blauwe versie is een laboratoriumtestcertificaat voor verfcompatibiliteit (LABS) beschikbaar.

Het materiaal achter de zeer sterke onderdelen is het Markforged ONYX materiaal. Onyx is een polyamide 6 met ongeveer 15% korte koolstofvezels.

Het geheim is echter de doorlopende koolstofvezel.

De grijpers en toepassingen bij ASS worden versterkt met de continue koolstofvezel (lange vezel) via een tweede spuitmond in de printkop. De lange vezel wordt in het onderdeel geplaatst en de belasting wordt over het hele oppervlak verdeeld.

Deze sterkten gaan veel verder dan wat we weten van GRP en CFRP.

Aluminium kan grotendeels worden vervangen als materiaal.

Nu ASS Maschinenbau de industriële 3D-printer al enige tijd intensief gebruikt, zal deze steeds meer worden ingezet.
De onlangs ontwikkelde nieuwe productlijn zal daar ook in de toekomst voor zorgen:

Ultralicht ontwerp, eenvoudige montage, maximale flexibiliteit en compatibiliteit in termen van aansluitings- en toepassingsmogelijkheden stonden centraal bij de ontwikkeling van het nieuwe, ultralichte microLIGHT grijpersysteem. Grijpers van het microLight systeem kunnen eenvoudig worden aangesloten op alle gangbare soorten industriële robots, zoals lineaire systemen, knikarmrobots of cobots. De ASS robothandconstructiekit biedt systeemoverkoepelende verbindingsopties voor een economische en eenvoudige integratie van de robothand (EOAT). De 3D-geprinte componenten van sterk en resistent materiaal, versterkt met doorlopende vezels, zorgen voor de vereiste stabiliteit en lichtheid. Dit betekent dat nu ook kleinere spuitgietsystemen kunnen worden gebruikt waar dit voorheen niet mogelijk was.

Über microLIGHT-Profile und -Klemmstücke lassen sich weitere mechatronische Greifkomponenten der Micro-Serie einfach zu einem ultraleichten Greifer kombinieren. Der Weg mit der Additiven Fertigung ist bei Ass noch nicht zu Ende. Man ist auf einem Entwicklungspfad und es ist kein Ende abzusehen.

Op de foto: ASS Maschinenbau Managing Director Reinhold Ziewers (links), Thilo Puchert, David Schlawer van Mark3D en Wolfgang Breu (rechts) met een 3D-geprinte productinnovatie.