SoftGripping integriert Pneumatik in eine additiv gefertigte Greiferbasis für die Lebensmittelindustrie
SoftGripping GmbH | Fallstudie
In der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie ist die Wahl der richtigen Greiflösung ein Schlüsselfaktor für Produktqualität, Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit. Lebensmittel variieren naturgemäß in Form und Größe, was automatisierte Handhabungsprozesse vor Herausforderungen stellt. Dies gilt insbesondere für Produkte wie Gemüse oder Geflügelteile, die sicher und unbeschädigt gehandhabt werden müssen.
Gleichzeitig müssen Greifersysteme hohen Taktzeiten, strengen Hygieneanforderungen und wechselnden Produktgeometrien gerecht werden, ohne die Produktion zu beeinträchtigen. Die SoftGripping GmbH aus Hannover hat sich genau auf diese Herausforderungen spezialisiert. Das Unternehmen kombiniert adaptive Silikonfinger mit modularen Greifersystemen, hygienischen Konstruktionsprinzipien und pneumatischer Funktionalität, um anspruchsvolle Anwendungen in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie zu ermöglichen. Ergänzt wird das Portfolio durch Engineering-Unterstützung für anwendungsspezifische Greifer sowie komplette End-of-Arm-Tooling-Lösungen (EOAT) für die Roboterautomatisierung.
Für die Entwicklung einer neuen pneumatischen Greiferbasis nutzte SoftGripping die industrielle additive Fertigung mit EOS PA 2200. Ziel war die Schaffung eines kompakten Basisbauteils, das die Silikonfinger trägt und gleichzeitig die pneumatische Luftverteilung direkt in das Bauteil integriert. Diese Funktionalität zuverlässig und kostengünstig zu realisieren, stellte die zentrale technische Herausforderung des Projekts dar.
Herausforderung
Kombination von pneumatischer Funktionalität und Luftverteilung in einer einzigen Komponente
Die größte Herausforderung lag in der Konstruktion des Greiferfußes selbst. Die pneumatische Luftführung musste direkt in das Basisbauteil integriert werden, um den Bedarf an externen Komponenten und nachträglich montierten Steckverbindern zu reduzieren. Ziel war eine funktional integrierte Konstruktion mit weniger Teilen, geringerem Montageaufwand und weniger potenziellen Leckstellen.
Konventionelle subtraktive Fertigungsverfahren konnten dieses funktional integrierte Konzept nicht als Einzelkomponente realisieren. Stattdessen wäre eine mehrteilige Baugruppe erforderlich gewesen, bestehend aus separaten Teilen für jeden Greiferfinger sowie zusätzlichen Verbindungsstücken, Dichtungen und pneumatischen Komponenten. Jede zusätzliche Verbindung erhöht die Komplexität der Konstruktion und birgt potenzielle Leckagequellen. Bei hygienisch sensiblen pneumatischen Anwendungen ist die Minimierung solcher Schnittstellen ein klarer Vorteil.
Für die frühe Design- und Passformvalidierung fertigte SoftGripping Prototypen mittels Fused Deposition Modeling (FDM) an. Diese Prototypen ermöglichten zwar schnelle Designiterationen während der Entwicklung, boten jedoch nicht die für das endgültige Serienbauteil erforderliche Luftdichtheit und Langzeitstabilität. SoftGripping benötigte daher eine Fertigungslösung, die komplexe interne Luftkanäle in einem einzigen Bauteil vereinen, eine zuverlässige pneumatische Funktionalität gewährleisten und die Anforderungen anspruchsvoller Anwendungen in der Lebensmittelindustrie erfüllen konnte.
Lösung
Funktionale Integration durch industrielle additive Fertigung
SoftGripping verfolgte einen iterativen Entwicklungsansatz, um Geometrie, Pneumatik und Funktionalität schrittweise zu optimieren, bis ein serienreifes Design erreicht war. Die ersten Tests konzentrierten sich auf die Validierung von Greifabständen, Kontaktpunkten und Geometrien mithilfe eines flexiblen Testaufbaus, um die spezifischen Anforderungen an die Greiferbasis zu definieren.
Für die endgültige Greiferbasis wählte SoftGripping PA 2200, ein auf Polyamid 12 (PA12) basierendes Material. Dieses Material bietet eine ausgewogene Kombination aus mechanischer Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit und eignet sich daher besonders für robuste pneumatische Greiferanwendungen.
Das Endprodukt wird von einem spezialisierten Fertigungspartner mittels selektivem Lasersintern (SLS) auf einer EOS-Anlage hergestellt. Durch SLS konnte die pneumatische Luftführung direkt in das Basisbauteil integriert werden. Dadurch reduzierten sich der Bedarf an separaten Steckverbindern und Dichtungen sowie der damit verbundene Montageaufwand erheblich.
Das Ergebnis ist eine robuste Greiferbasis, die Luftverteilung, strukturelle Funktionalität und Schnittstellen zu den Silikonfingern in einem einzigen additiv gefertigten Bauteil vereint. Gleichzeitig bietet die additive Fertigung die nötige Designfreiheit, um komplexe und hochgradig individualisierte Greiferlösungen wirtschaftlich zu realisieren.
„Mithilfe der EOS-Technologie konnten wir eine Greiferbasis realisieren, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht möglich gewesen wäre. Die Kombination aus Designflexibilität, komplexer interner Luftführung und Luftdichtheit ist ein großer Vorteil für unsere kundenspezifischen Lösungen.“
Alexey Stepanyuk, CTO, SoftGripping GmbH
Ergebnisse
Schnellerer Weg zu funktionalen Greiferlösungen
Die neue Greiferbasis reduzierte den Entwicklungs- und Fertigungsaufwand erheblich und erhöhte gleichzeitig die Flexibilität für anwendungsspezifische Varianten. Die Entwicklungszeit konnte um ca. 70 % von 12 Wochen auf nur 3 Wochen verkürzt werden.
Die Fertigungskosten konnten im Vergleich zu alternativen Produktionsverfahren um 50 % gesenkt werden. Ein wesentlicher Faktor hierfür war die direkte Integration der pneumatischen Funktionalität in das Bauteil, wodurch eine Teilekonsolidierung ermöglicht wurde. Die Greiferbasis benötigt weniger Schnittstellen, was die Konstruktionskomplexität, den Montageaufwand und die Anzahl potenzieller Leckstellen reduziert.
PA 2200 und die chemisch geglättete Oberfläche unterstützen Konstruktionen für hygieneempfindliche Anwendungen in der Lebensmittelindustrie. Die gezielte Nachbearbeitung des SLS-Bauteils erzeugt eine geschlossene und glatte Oberfläche, was die Reinigung erleichtert. Gleichzeitig ermöglicht die EOS-Lösung die kosteneffiziente Fertigung komplexer und kundenspezifischer Greifergeometrien.
Diese Anwendung demonstriert, wie SLS sowohl für funktionale Endprodukte als auch für die industrielle Kleinserienfertigung eingesetzt werden kann. Für SoftGripping ermöglicht es einen vollständig digitalen Entwicklungs- und Fertigungsworkflow, dessen Potenzial von individuellen Kundenprojekten bis zur Serienproduktion von Standardprodukten reicht. Neue Greiferlösungen lassen sich dadurch schneller und kostengünstiger testen, anpassen und implementieren.
„Die additive Fertigung gibt uns die Freiheit, Greiferkomponenten nach funktionalen und anwendungsspezifischen Anforderungen zu konstruieren. Für unsere Kunden bedeutet dies schnellere Entwicklungsprozesse, größere Flexibilität und Lösungen, die genau auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.“
Alexey Stepanyuk, CTO, SoftGripping GmbH
Technische Daten
- Material : EOS PA 2200 (PA12)
- Technologie : Selektives Lasersintern (SLS)
- System : EOS-System
- Entwicklungszeit : 3 Wochen von den ersten Anwendungstests bis zum endgültigen, kundenspezifischen Greiferdesign
