Fraunhofer und Uni Chemnitz erproben robotergestützten Elektronikdruck auf gewölbten Flächen

Chemnitz, 1. Dezember 2021. Statt Drehstühle, Autos und andere kompliziert geformte Dinge nur zu lackieren, sollen Roboter künftig auch elektrische und elektronische Strukturen auf die gewölbte Bauteile drucken. Bei entsprechenden Versuchen von Fraunhofer und der TU Chemnitz (TUC) gelang es einem Roboter, beispielhaft eine Sitzheizung und eine Antenne auf einen geschwungenen Bürostuhl zu drucken. Das geht aus Mitteilungen des Fraunhofer-Instituts für Elektronische Nanosysteme (Enas) in Chemnitz und der Chemnitzer Uni hervor.

Roboter lässt sich dank 3D-Bilderkennung nicht so leicht austricksen

Demnach bekam der stählerne Kollege bei diesen Experimenten auch komplizierte Situationen in den Griff: Er konnte beispielsweise „über Kopf“ arbeiten, verhinderte zudem mit einer Infrarot-Heizung, dass die gedruckte elektrische Tinte auf schrägen Flächen zerfloss. Und er ließ sich auch nicht verwirren, wenn jemand den Stuhl verrückte. Vielmehr fand mithilfe einer 3D-Tiefenkamera und Bildanalyse genau den Punkt wieder, an dem er weiter drucken musste. Dabei orientierte er sich mithilfe sogenannter „Voxel“-Karten, die Bildpunkte und ganze Objekte auch in der dritten Dimension verorten.

Antenne und Heizung gedruckt

Die vom Roboter gedruckte Sitzheizung konnte den Drehstuhl im Anschluss auf einer gewölbten Fläche von einem knappen halben Quadratmeter auf wonnige 50 Grad bringen. Die ebenfalls auf den Stuhl gedruckte Dipol-Antenne wiederum kann im Gespann mit einem Funk-Kennchip (RFID)genutzt werden, um zum Beispiel Inventardaten zum Sitz aus einer Entfernung von reichlich zwei Metern drahtlos auszulesen. Die Heizung und die Antenne sind freilich nur als Beispiele gedacht, um zu zeigen, was sich künftig in Fabriken mit Robotern anstellen lässt, die mit Inkjet-Druckkopf, elektrischer Tinte, Infrarot-Licht und 3D-Kameras ausgerüstet sind.

Am dahinterstehenden Forschungsprojekt „Robotergeführter Inkjet-Druck von funktionalen Schichten auf dreidimensionale (3D)-Objekte“ („3D-Robojet“) waren neben dem Enas auch das „Zentrum für Mikrotechnologien“ und die Professur für Robotik und Mensch-Technik-Interaktion an der TU Chemnitz beteiligt. Da der 3D-Robojet durch das Bundeswirtschaftsministerium über das Programm „Industrielle Gemeinschaftsforschung“ (IGF) gefördert wurde, ist ein rascher Einsatz in der industriellen Praxis wahrscheinlich.

3D-Robojets könnten Unikate preiswert individualisieren

Besonders interessant ist der 3D-Robojet aus Sicht der Forscherinnen und Forscher vor allem für die Produktion von Unikaten und Kleinserien: „Industrieübergreifend wächst der Bedarf an innovativen und individualisierten Bauteilen beziehungsweise Produkten“, heißt es in der Projektbeschreibung. „Um individualisierte Produkte unter Wettbewerbsbedingungen des Marktes kosteneffizient fertigen zu können bedarf es digitaler Fertigungstechnologien wie zum Beispiel der Inkjet-Drucktechnologie.“ Diese Technologie setze auf digital erzeugte Druckbilder, „wodurch sich die Maschinenrüstzeiten sehr reduzieren lassen“.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Enas, TUC

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