Lösung von Herausforderungen in der Robotikfertigung mit Präzisionsdruckguss

Marktchancen in der Robotik

Die Robotik erreicht einen entscheidenden Punkt in ihrer Entwicklung. Hersteller wechseln schnell von Prototypen in kleinen Stückzahlen zur Großserienproduktion. Ob bei kollaborativen Robotern (Cobots), autonomen mobilen Robotern (AMRs), Quadrupeden oder humanoiden Systemen – das Ziel ist klar: wirtschaftlicher Erfolg im großen Maßstab.

Mit der Skalierung der Produktion entsteht jedoch eine entscheidende Einschränkung: die Kosten. Um auf dem Markt wettbewerbsfähig zu sein, müssen Robotikhersteller die gesamten Produktionskosten deutlich senken. Viele Entwürfe in der Frühphase basieren stark auf CNC-bearbeiteten Komponenten, die zwar präzise, jedoch langsam, kostspielig und schwer zu skalieren sind.

Daraus ergibt sich eine grundlegende Herausforderung: Wie können Robotikhersteller Präzision und Leistung erhalten, während sie auf einen kosteneffizienten, wiederholbaren Produktionsprozess umstellen?

Die Herausforderung: vom Prototyp zur Produktion

Die meisten Robotersysteme weisen eine gemeinsame Architektur mit Gelenkknoten, Strukturelementen, Aktuatorgehäusen, Antriebsmodulen und Kühlkörpern auf. Diese Komponenten werden häufig aus mehreren bearbeiteten Teilen, Halterungen und Befestigungselementen montiert.

Während dieser Ansatz für die Prototypenentwicklung effektiv ist, führt er in großem Maßstab zu mehreren Problemen:

• Hohe Produktionskosten durch umfangreiche Bearbeitung
• Erhöhte Montagekomplexität und höherer Arbeitsaufwand
• Mechanische Ausfallstellen an Befestigungselementen und Verbindungen
• Gewichtsnachteile, die Akkulaufzeit und Nutzlastkapazität reduzieren
• Herausforderungen beim Wärmemanagement in Anwendungen mit hohem Drehmoment

Um vom Prototyp zur Produktion überzugehen, benötigen Hersteller eine Lösung, die das Design vereinfacht, Kosten senkt und die Leistung verbessert, ohne Präzision einzubüßen.

Die Rolle des Druckgusses

Hochdruck-Druckguss bietet einen wegweisenden Ansatz für die Robotikfertigung. Er eignet sich besonders für:

• Kompakte, hochbelastbare Gelenkknoten
• Gehäuse für Lagerschnittstellen
• Mehrachsige Gelenkstrukturen
• Aktuator- und Getriebegehäuse
• Radantriebsmodule und Aufhängungsknoten
• Strukturelemente wie Hüft-, Knie- und Armgehäuse
• Und mehr.

Durch die endkonturnahe Fertigung komplexer Geometrien ersetzt Druckguss mehrteilige Baugruppen durch einzelne, integrierte Komponenten.

Die Dynacast Lösung: Engineering für Leistung und Skalierung

Dynacast unterstützt Robotikhersteller bei der Bewältigung dieser Herausforderungen durch präzisionsgefertigte Druckgussteile, die sowohl Leistung als auch Skalierbarkeit fördern.

• Bauteilkonsolidierung: Druckguss ermöglicht es Ingenieuren, Dutzende bearbeiteter Teile durch ein einziges strukturelles Gussteil zu ersetzen. Integrierte Rippenstrukturen und Montageschnittstellen erhöhen die Steifigkeit und fassen mehrere bearbeitete Komponenten in einem steifen, zuverlässigen Bauteil zusammen. Dies reduziert die Montagezeit und beseitigt häufige Ausfallstellen.
• Gewichtsreduzierung: Mit Aluminium- und Magnesiumlegierungen geringer Dichte produziert Dynacast ultradünne, hochfeste Wandungen, die das Gesamtgewicht des Systems deutlich reduzieren, die Akkulaufzeit verlängern und die Nutzlastkapazität erhöhen.
• Wärmemanagement: Integrierte Kühlrippen können direkt in Motor- und Aktuatorgehäuse gegossen werden. Dies verbessert die Wärmeabfuhr und ermöglicht einen dauerhaften Betrieb mit hohem Drehmoment ohne Überhitzung.
• Skalierbarkeit für Großserien: Im Gegensatz zur CNC-Bearbeitung unterstützt der Druckguss von Dynacast eine schnelle, wiederholbare Produktion im globalen Maßstab. Dadurch können Robotikunternehmen die wachsende Nachfrage erfüllen, eine gleichbleibende Qualität sichern und Stückkosten senken.

Vorteile der Präzisionstechnik

Der Hochdruck-Druckgussprozess von Dynacast bietet:

• Außergewöhnliche Festigkeit, Steifigkeit und Dauerhaftigkeit
• Enge Toleranzen für präzise Lagerausrichtung und Wiederholgenauigkeit
• Natürliche EMI/RFI-Abschirmung durch Metallgehäuse
• Hochwertige Oberflächen für kritische Anwendungen

Diese Vorteile sind für Robotersysteme unerlässlich, die Präzision, Zuverlässigkeit und lange Betriebslebensdauern erfordern.

Die richtige Eignung bestimmen

Dynacast eignet sich besonders für Robotikprogramme mit:

• Strukturellen Gehäusen aus Aluminium oder Magnesium
• Gelenk- oder Aktuatorbaugruppen mit hohem CNC-Bearbeitungsanteil
• Mehrteiligen Designs mit Herausforderungen bei der Ausrichtung
• Plänen für Produktionshochlauf und Kommerzialisierung

Im Gegensatz dazu profitieren Anwendungen, die auf Blechgehäuse oder Einzelprototypen beschränkt sind, möglicherweise nicht vollständig vom Druckguss.

Umstellungspotenziale in der Praxis

• Integrierte Rahmen für Gelenkaktuatoren: Optimierte Rippenstrukturen und integrierte Schnittstellen verbessern das Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis und fassen komplexe Baugruppen in einem einzigen Gussteil zusammen.
• Basen für Greifer und Endeffektoren: Integrierte Rippenstrukturen und Montageschnittstellen erhöhen die Steifigkeit und reduzieren gleichzeitig Teileanzahl und Montagekomplexität.
• Strukturkomponenten: Schultergelenke, Fußbasen von Quadrupeden und Gehäuse für Armverbindungen profitieren von höherer Dauerhaftigkeit und geringerem Gewicht.

Robotikinnovation mit Dynacast beschleunigen

Da Robotikunternehmen eine breite Markteinführung anstreben, sind die Fähigkeit zur Kostensenkung, Leistungssteigerung und Skalierung der Produktion entscheidend. Dynacast kombiniert fortschrittliche Druckgusstechnologie, Engineering-Know-how und globale Fertigungskapazitäten, damit Kunden diese Anforderungen schneller und effizienter erfüllen können.

Durch ein Umdenken bei Design und Fertigung von Roboterkomponenten ermöglicht Dynacast die nächste Generation der Robotikinnovation.