Siegfried Eiselein

• Die bedeutenden Erfolge des Rapid Manufacturings und die fortschreitende Automatisierung mithilfe der Robotik in der industriellen Fertigung sind gemeinsam zum Sinnbild für Industrie 4.0 geworden. Für nähere Untersuchungen zur Anwendbarkeit von Additiver Fertigung und Robotik benötigt der Fachbereich Maschinenbau des Studiengangs Automatisierungstechnik an der Fachhochschule CAMPUS 02 eine 3D Druck Roboterzelle. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Umsetzung einer 3D Druck Roboterzelle nach dem Fused Filament Fabrication (FFF) 3D Druckverfahren. Die Anforderungen für die Realisierung eines 3D Drucks sind die Verwendung von (für FFF) prozessüblichen G-Codes und die starre Aufnahme des Extruders. Folglich bewegt der Roboter das Druckbett. Basierend auf Untersuchungen und den gegebenen Anforderungen wird ein Konzept entwickelt und im Roboterlabor umgesetzt. Die Untersuchung wird unter Berücksichtigung des Standes der Technik ähnlicher Roboterzellen, der theoretischen Grundlagen des FFF 3D Druckverfahrens und des Knickarmroboters mit dem Technologiepaket "KUKA.CNC" durchgeführt. Die direkte Verarbeitung von CNC-Datensätzen auf dem Roboter ist abhängig von "KUKA.CNC". Die Durchführung eines Test 3D Drucks schließt die Implementierung der 3D Druck Roboterzelle ab. Abschließend wird die Roboterzelle evaluiert und Optimierungspotenziale identifiziert. Diese Potenziale umfassen u.a. die Synchronisation des Extrudervorschubs mit der Druckbettbewegung und die Verbesserung der Druckbettgenauigkeit. Diese Ergebnisse einschließlich der Roboterzelle können für weitere Untersuchungen zum 6-achsigen 3D Druck genutzt werden.
• The significant successes of rapid manufacturing and the advancement in automation of robotics in terms of industrial manufacturing have mutually become symbolic of Industry 4.0. The mechanical engineering department of the study Automation Technology at the University of Applied Science CAMPUS 02 requires a 3D printing robot cell for applicability examination. The aim of this master’s thesis is the implementation of a 3D printing robotic cell according to the Fused Filament Fabrication (FFF) 3D printing process. The requirements for the realization of a 3D print are the usage of (for FFF) process-customary G-codes and the rigid mounting of the extruder. Consequently, the robot moves the print bed. A concept is developed and implemented in the robot laboratory based on investigation and the given requirements. The investigation is executed under consideration of the state of the art of similar robotic cells, the theoretical basis of the FFF 3D printing process and the articulated arm robot including the technology package “KUKA.CNC”. The direct processing of CNC data sets on the robot depends on “KUKA.CNC”. The performance of a test 3D printing concludes the implementation of the 3D printing robotic cell. Finally, the robotic cell is evaluated and optimization potential is identified. The potentials are the synchronization of the extruder feed to the print bed movement and furthermore the improvement of the print bed accuracy. These results including the robot cell can be utilized for further research of 6-axis 3D printing.