Werkzeugwechsler für Roboter zur Herstellung von Beton-Bauteilen

Mobiler 3D-Drucker für individuelle Betonteile

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Mit dem Roboter-basierten 3D-Drucker des Start-ups Printstones lassen sich individuelle Betonteile vor Ort auf der Baustelle drucken. Für die nötige Flexibilität sorgt ein aus der Industrieautomation bekanntes Werkzeugwechselsystem von Gimatic.

Das Wiener Start-up Printstones beschäftigt sich seit 2017 mit der Automatisierung im Baubetrieb. Im Fokus steht die Entwicklung eines mobilen 3D-Druckverfahrens für die automatisierte und baustellentaugliche Herstellung von Objekten aus Beton. Die Idee dazu hatte Dr. Herwig Hengl, Gründer des Spin-offs der TU Wien, vor etwa fünf Jahren als Mitarbeiter am Institut für Mechanik der Werkstoffe und Strukturen.

Der Printstones X1 ist ein früher Prototyp eines solchen mobilen Baustellen-3D-Druckers. Mit ihm können momentan Betonelemente bis zu einer Größe von etwa 1 m3 Größe gedruckt werden. Der 3D-Druck-Roboter, der sowohl außen als auch innen eingesetzt werden kann, macht konventionelles Schalen überflüssig, indem definierte Materialvolumina in aufeinanderfolgenden Schichten präzise platziert und verfestigt werden.

Die Gimatic Vertrieb GmbH liefert das Werkzeugwechselsystem für den 3D-Druck-Roboter. Denn der Printstones X1 verfügt neben der 3D-Druckdüse über ein weiteres Werkzeug zum Vermessen des Untergrundes auf dem gedruckt wird. „Der Werkzeugwechsler ist daher ein wichtiger Bestandteil des Systems und für den vollautomatischen Wechsel zwischen den Werkzeugen nötig“, sagt Hengl.

Der Werkzeugwechsler hat Hengl die Entscheidung leicht gemacht: Hauptargumente waren, dass er sehr kompakt gebaut ist und eine einfache Ansteuerung bietet. Der vollelektrische Werkzeugwechsler EQC75 eignet sich für Wechselanwendungen mit Nutzlasten von bis zu 10 kg. Hauptsächlich findet er Einsatz in Handling- und Linearrobotern für die Industrie, die mechatronisch arbeiten.

Kompakter Werkzeugwechsel

Mit seinen kompakten Abmessungen wiegt er nur 1,1 kg und passt damit beispielsweise in die engen Einbauräume vieler kleiner Roboter in der Gewichtsklasse bis 5 kg.

Für Anwender, die nicht komplett umsteigen möchten, lässt er sich zwischen Elektrik und Pneumatik leicht umstellen, denn das Wechselsystem verfügt über vier Luftanschlüsse. Es wurde zudem mit integrierten Sensoren zur Stellungsabfrage ausgestattet.

Printstones hat mit seinem mobilen 3D-Drucker noch Einiges vor, denn das System ist als Multi Tool Device ausgelegt. Die Beton-3D-Druckdüse ist also eines von vielen möglichen Werkzeugen. Weitere Werkzeuge sollen in Joint-Development-Projekten mit zukünftigen Anwendern und Kunden entwickelt werden. „Dabei arbeiten wir mit Partnern wie Architekturbüros, Industriedesignern, Bauherren und Bauunternehmern“, sagt Hengl. Bei den Bauunternehmen müsse man aber noch Pionierarbeit leisten, „denn die Baubranche investiert in Forschung und Entwicklung weitaus weniger als der Durchschnitt anderer Branchen.“

Automatisierte Baustellen als Vision

Dennoch (oder gerade deshalb) sei seine Vision oder besser Mission die Automatisierung und Optimierung von Bauverfahren. „Wir möchten monotone Tätigkeiten auf der Baustelle mit unserer Technik reduzieren und Bauarbeiter entlasten. Ein gutes Beispiel ist das Verlegen von Pflastersteinen. Kein Mensch hat Spaß daran, acht Stunden am Tag auf den Knien in gebückter Haltung Steine zu verlegen. Mit dem mobilen 3D-Drucker können diese Steine direkt auf die obere Tragschicht des Straßenaufbaus gedruckt werden – ein Verlegen ist dann nicht mehr nötig.“

In der Zusammenarbeit sehen die Wiener künftig auch eine Einsatzmöglichkeit für die Greifer von Gimatic in ihren Baustellenrobotern. So können sie sich zum Beispiel vorstellen, diese zum Einlegen von Bewehrungselementen oder sonstigen Einbaukomponenten einzusetzen.

Bei Gimatic reiht sich diese Anwendung in eine Reihe anderer spannender Applikationen jenseits des Mainstreams ein. Und so werden künftig neben dem Pflücken von Erdbeeren oder dem Einsammeln von Schnecken in der Agrarindustrie als Kontrastprogramm auch Betonteile sicher, zuverlässig und effizient gegriffen werden.

Gimatic Vertrieb GmbH

www.gimatic.com/de;

Motek Halle 3, Stand 3221

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