SoftGripping integriert Pneumatik in eine additiv gefertigte Greiferbasis für die Lebensmittelindustrie
SoftGripping GmbH | Fallstudie
In der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie ist die richtige Greiflösung ein zentrales Element für Produktqualität, Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit. Nahrungsmittel weisen häufig natürliche Form- und Größenabweichungen auf und fordern damit automatisierte Handhabungsprozesse heraus. Dies gilt beispielsweise für Produkte wie Gemüse oder Geflügelteile, die trotz natürlicher Formabweichungen zuverlässig und zugleich schonend gehandhabt werden müssen.
Gleichzeitig müssen Greifsysteme hohe Taktzahlen, strenge Hygienevorgaben und wechselnde Produktgeometrien bewältigen, ohne die Produktionslinie zu verlangsamen. Die SoftGripping GmbH aus Hannover hat sich auf genau diese Anforderungen spezialisiert. Das Unternehmen kombiniert adaptive Silikonfinger mit modularen Greifersystemen, hygienischem Design und pneumatischer Funktionalität, um anspruchsvolle Anwendungen in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie zu realisieren. Ergänzt wird das Portfolio durch Engineering Support für anwendungsspezifische Greifer sowie komplette End-of-Arm-Tools (EOAT) für den Robotereinsatz.
Für die Entwicklung einer neuen pneumatischen Greiferbasis setzte SoftGripping auf industrielle additive Fertigung mit dem EOS Material PA 2200. Ziel war ein kompakter Grundkörper, der die Silikonfinger aufnimmt und zugleich die pneumatische Luftverteilung integriert. Die wirtschaftliche und zuverlässige Integration dieser Funktion wurde zur zentralen Entwicklungsaufgabe.
Herausforderung
Pneumatische Funktion und Luftführung in einem Bauteil vereint
Mit konventioneller spanender Fertigung ließ sich dieses Konzept der Funktionsintegration nicht als ein zusammenhängendes Bauteil umsetzen. Stattdessen wäre eine mehrteilige Konstruktion erforderlich gewesen, mit separaten Bauteilen pro Greiffinger sowie zusätzlichen Verbindungselementen, Dichtungen und Pneumatik-Komponenten. Zusätzliche Fügestellen erhöhen die konstruktive Komplexität und führen zu potenziellen Leckagen. Gerade bei pneumatischen Komponenten in hygienisch sensiblen Produktionsumgebungen ist eine möglichst geringe Anzahl solcher Schnittstellen von Vorteil.
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 frühe Design- und Passformprüfungen wurden Prototypen im Fused Deposition Modeling (FDM) hergestellt. Diese ermöglichten zwar schnelle Designiterationen während der Entwicklung, erfüllten jedoch nicht die erforderliche Luftdichtigkeit und Langzeitstabilität der finalen Bauteile. SoftGripping benötigte daher eine Fertigungslösung, die komplexe interne Luftkanäle in einem Bauteil vereint, eine zuverlässige pneumatische Funktion ermöglicht und zugleich die Anforderungen anspruchsvoller Anwendungen in der Lebensmittelindustrie erfüllt.
Lösung
Funktionsintegration durch industrielle additive Fertigung
SoftGripping verfolgte einen iterativen Entwicklungsansatz, um Geometrie, Pneumatik und Funktion schrittweise bis zum serienreifen Bauteil zu optimieren. Zu Beginn wurden die erforderlichen Greifabstände, Kontaktpunkte und Geometrien an einem variablen Testaufbau validiert, um die anwendungsspezifischen Anforderungen an die Greiferbasis abzuleiten.
Für die finale Greiferbasis wählte SoftGripping PA 2200, einen Werkstoff auf Basis von Polyamid 12 (PA12). Er hat ausgewogene mechanische Eigenschaften, eine hohe Belastbarkeit und ist ideal für robuste Greiferlösungen mit integrierter Pneumatik.
Die finale Greiferbasis wird von einem spezialisierten Fertigungspartner im Selektiven Lasersintern (SLS) auf einer EOS-Anlage gefertigt. SLS ermöglichte die Integration der pneumatischen Luftführung direkt in den Grundkörper. Dadurch reduziert sich der Bedarf an separaten Verbindungselementen und Dichtungen sowie der damit verbundene Montageaufwand.
So entstand eine robuste Greiferbasis, die Luftführung, Grundkörper und Schnittstellen zu den Silikonfingern in einem additiv gefertigten Funktionsbauteil vereint. Gleichzeitig ermöglicht die additive Fertigung die notwendige Designfreiheit, um komplexe und kundenspezifische Greiferlösungen wirtschaftlich umzusetzen.
„Mit der EOS-Technologie konnten wir eine Greiferbasis realisieren, die mit klassischen Fertigungsverfahren in dieser Form nicht möglich gewesen wäre. Besonders die Kombination, Flexibilität im Design, komplexer interner Luftführung und Dichtigkeit ist für unsere kundenspezifischen Lösungen ein großer Vorteil.“
Alexey Stepanyuk, CTO, SoftGripping GmbH
Ergebnisse
Schneller zur funktionalen Greiferlösung
Die neue Greiferbasis reduzierte den Entwicklungs- und Fertigungsaufwand erheblich und erhöhte gleichzeitig die Flexibilität für anwendungsspezifische Varianten. Die Entwicklungszeit konnte um ca. 75 % von 12 Wochen auf nur 3 Wochen verkürzt werden.
Die Kosten konnten gegenüber alternativen Fertigungsansätzen um 50 Prozent reduziert werden. Ein wesentlicher Hebel ist die Integration der Pneumatik und die damit verbundene Bauteilkonsolidierung. Die Greiferbasis benötigt weniger zusätzliche Schnittstellen, wodurch sich Konstruktion, Montageaufwand und die Anzahl potenzieller Leckagestellen deutlich reduzieren.
PA 2200 und die chemisch geglättete Oberfläche unterstützen die Auslegung für hygienisch anspruchsvolle Anwendungen in der Lebensmittelindustrie. Durch die gezielte Nachbehandlung des SLS-Bauteils entsteht eine geschlossene und glatte Oberfläche, was die Reinigung zusätzlich erleichtert. Gleichzeitig ermöglicht die EOS-Lösung die wirtschaftliche Umsetzung komplexer, kundenspezifischer Greifergeometrien.
Der Anwendungsfall zeigt, wie SLS für funktionale Endbauteile und industrielle Kleinserien eingesetzt werden kann. Für SoftGripping entsteht dadurch ein durchgängig digitaler Entwicklungs- und Fertigungsprozess, dessen Potenzial von kundenspezifischen Einzelprojekten bis hin zur Serienfertigung von Standardprodukten reicht. Neue Greiferlösungen lassen sich dadurch schneller testen, anpassen und wirtschaftlich umsetzen.
„Die additive Fertigung gibt uns die Freiheit, Greiferkomponenten funktional und anwendungsspezifisch zu konstruieren. Für unsere Kunden bedeutet das schnellere Entwicklungsprozesse, mehr Flexibilität und Lösungen, die exakt auf ihre Anforderungen 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
