Kalibrierverfahren für konstante Materialstränge bei robotergestützer Betonextrusion
Marco Lindner, R. Scharf-Wildenhain, Ralf Gliniorz, Konrad Vanselow, Henrik Funke, Sandra Gelbrich, Lothar Kroll
Abstract
Abstract Die robotergestützte Betonextrusion ist ein neuartiges additives Fertigungsverfahren, bei dem Strategie, Werkstoff und Förderanlage gezielt aufeinander abgestimmt sein müssen. Insbesondere die reale Form des extrudierten Materialstrangs unterliegt entlang des Startpunkts über Hauptextrusionsphase bis zum Ausschaltvorgang durch lokale Über‐ und Unterextrusionen signifikanten Schwankungen, die den Qualitätsvorgaben meist nicht genügen. In dieser Arbeit wird ein Kalibrierverfahren für Extrusionsprozesse entwickelt, softwareseitig angepasst und erprobt sowie Auswirkungen der Vorschubgeschwindigkeit auf die Bauteilqualität untersucht. Hierzu wurden unterschiedliche Kalibrierverfahren aktueller additiver Fertigungsprozesse betrachtet und hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit für die Extrusion von mineralischen Suspensionen ausgewertet. Darauf aufbauend erfolgte die theoretische Erarbeitung einer allgemeingültigen Vorgehensweise zur Kalibrierung und deren praktische Umsetzung. In den durchgeführten Funktionstests verringerte das Kalibrierverfahren die Prozessvorbereitung, erhöhte die Prozesssicherheit durch die stabilisierte Extrusion und verkürzte die Taktzeit. Diese Steigerung der Produktivität in der additiven Fertigung führt einmal zu positiven wirtschaftlichen Effekten und des Weiteren werden Anwendungen von hochfesten Leichtbaustrukturen im Bauwesen attraktiver. Zudem ermöglicht es die serienmäßige Umsetzung von freigeformten Modulbauweisen.