Rüsselgreifer von Festo Mit industriellem 3D-Druck die Natur nachahmen

Bereits direkt nach der Herstellung besitzt das Greiforgan seine Funktionalität.
Bereits direkt nach der Herstellung besitzt das Greiforgan seine Funktionalität.

Festo hat mit seinem bionischen Handling-Assistent ein Greiforgan entwickelt, das Gegenstände sanft, flexibel und dennoch kraftvoll greifen und sicher absetzen kann. Produziert wird das Automatisierungssystem mit dem Laser-Sinter-Verfahren, einer industriellen 3D-Druck Technologie von EOS.

Nachempfunden ist das System von Festo einerseits dem Rüssel eines Elefanten, andererseits der Struktur einer Fischflosse.  

Nun weisen Produkte, deren technische Grundprinzipien aus der Natur abgeleitet sind, nicht selten ein komplexes Design auf. Mit herkömmlichen Fertigungsmethoden kann das nicht oder nur schwer und kostspielig umgesetzt werden. Dabei bestimmt das Herstellungsverfahren das Produktdesign, was dadurch viel zu oft Einschränkungen erfährt. Die rationell konstruierende Natur hingegen kennt diese Restriktionen nicht. Ihr lässt sich also nur mit einer Technologie nacheifern, bei der das Design die Produktionsweise bestimmt und die im Idealfall auch in Serie funktioniert. 

Der Greifer ist mittlerweile fester Bestandteil des Produktprogramms von Festo und wird auf einer »Formiga P 100« von EOS gefertigt. Die Fischflossenstruktur besteht aus zwei flexiblen Bändern, die wie ein Dreieck in der Spitze zusammenlaufen. In regelmäßigen Abständen werden Zwischenstege über Gelenke mit den Bändern verbunden. Durch diesen flexiblen, zugleich aber festen Verbund passen sich die Greiffinger der Kontur des Werkstücks an. Auch empfindliche Objekte oder Objekte mit voneinander abweichenden Konturen werden festgehalten und transportiert. Das Besondere daran ist, dass die Greifelemente diese Funktionalität bereits direkt nach der Herstellung besitzen und nicht erst nach aufwendiger Montage. Laser-Sintern ist damit Fertigungsvoraussetzung für dieses Design und diese spezielle Anwendung – eine Alternative nicht existent. Ein zweites Beispiel ist der Bionische Handling-Assistent. Das bewegliche Assistenzsystem nach dem Vorbild eines Elefantenrüssels besteht aus drei Grundelementen zur räumlichen Bewegung sowie einer Handachse und einem Greifer mit adaptiven Fingern. »Der Hightech-Arm wäre aufgrund seiner Funktionalität und des Aufbaus aus komplexen Kunststoffteilen ohne Laser-Sintern nicht realisierbar gewesen«, sagt Klaus Müller-Lohmeier, Leiter Advanced Prototyping Technology von EOS. Schon vier Bauprozesse einer »Formiga P 100« reichen aus, um einen kompletten Handling-Assistent herzustellen. 

Die EOS-Technologie macht es möglich, Funktionen, über die das Endprodukt später verfügen soll, bereits mitzufertigen. Das ist von Vorteil, weil sich so die Anzahl an Einzelteilen verringert und ein nachträglicher Montageaufwand reduziert wird. »Dank der gestalterischen Freiheit des Laser-Sinter-Verfahrens können wir bewegliche, flexible, aber auch gezielt steife Formen herstellen – gerade so, wie sie in der Natur vorkommen. Unsere Konstrukteure können unabhängig von den Beschränkungen herkömmlicher Fertigungstechnologien agieren und sich voll auf die Umsetzung des analysierten natürlichen Prinzips konzentrieren«, ergänzt Müller-Lohmeier. Ferner ist der adaptive Greifer sehr ökonomisch, weil er im Vergleich zu den herkömmlichen Greifern aus Metall rund 80% leichter ist. Verantwortlich dafür ist die additive Fertigung von Kunststoff, mit der besonders leichte, elastische, dabei dennoch sehr stabile Strukturen hergestellt werden können.