Robotergreifer in einem Handlingsystem
Im Bereich der Automation werden oft kundenindividuelle Lösungen benötigt. Gängige Anwendungen in Automationslösungen sind Handlingsysteme bzw. deren Komponenten wie Robotergreifer.
Eine grundlegende Anforderung für die Gestaltung eines Robotergreifers ist ein geringes Gewicht des Bauteils: So kann durch Gewichtsreduktion des Handlingmoduls eine höhere Beschleunigung des Roboterkopfes erzielt, die Nutzlast erhöht oder gar auf einen kleineren und damit günstigeren Roboter zurückgegriffen werden. Gleichzeitig sind hohe mechanische Eigenschaften und eine gewisse Robustheit gefordert. Somit wird ein leichter Werkstoff mit hoher Bruchzähigkeit und hoher Festigkeit verlangt.
Zähe Leichtigkeit - Polycarbonat CFK Composite
TECATEC PC CW50 PL V01 black, ein kohlefaserverstärktes Polycarbonat, ist für die Anwendung in der Automation hervorragend geeignet. Thermoplastische Faserverbundkunststoffe wie CFK-Platten auf Polycarbonat Basis weisen neben der geringen Dichte auch hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Die Schlagzähigkeit und Bruchzähigkeit ist zum Beispiel gegenüber CFK-Materialien auf Duromerbasis deutlich höher.
Auch im Vergleich zu anderen Thermoplasten wie Polyamiden weist CFK mit einer Polycarbonatmatrix eine hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit auf, selbst bei niedrigen Temperaturen. Insgesamt behält TECATEC PC CW50 black die Steifigkeit in einem weiten Temperaturbereich von -30 °C bis +140 °C bei. Weiterhin zeichnet sich das thermoplastische Composite durch eine sehr gute Kriechfestigkeit und sehr hohe Schlagzähigkeit aus.
Gleichzeitig ist eine faserverstärkte Polycarbonat Platte durch die höhere Eigendämpfung der Matrix im Vergleich zu Platten aus CFK mit Epoxydharzmatrix oder Metallen intrinsisch vibrationsdämpfend. Bei schnellen Bewegungen von Manipulatoren, bei denen schwere Teile schnell beschleunigt und abgebremst werden, können so unerwünschte Vibrationen verhindert werden.
Gewinde können zudem direkt ins Material geschnitten werden. Dadurch werden zusätzliche Metallbauteile wie Inserts oder Onserts überflüssig. Durch die Zähigkeit der Polycarbonat-Matrix werden Anzugsmomente und Auszugsfestigkeiten erreicht, die nahe an den Werten von Aluminium liegen.
Composite Platten – eine Alternative zu teuren Pressformen
Gerade wenn es um Prototypen, Kleinserien oder Einzelstücke im Maschinenbau geht, werden oft Halbzeuge eingesetzt. Aus diesen lassen sich einfach und preiswert flache Bauteile durch Laser-, Wasserstrahl- oder spanende Bearbeitung herstellen. Für geringe Stückzahlen im Prototypen-, Kleinserien- oder Modellbau lohnt es sich meist nicht, teure Pressformen für Lösungen aus Verbundwerkstoffen herzustellen. Insbesondere bei flachen Bauteilen ist daher das Herstellen des Bauteils aus einem Halbzeug vorteilhaft.
Das zähe Grundmaterial Polycarbonat ergibt mit einer Verstärkung aus 50% Kohlefasern ein steifes, hochfestes Halbzeug, das mit Wasserstrahl- oder spanender Bearbeitung zu individuellen Bauteilen mit hervorragenden Eigenschaften weiterverarbeitet werden kann.
Außerdem ergibt der Einsatz von Platten aus kohlefaserverstärktem Polycarbonat im Vergleich zu Aluminiumplatten ein geringeres Gewicht bei gleicher mechanischer Performance. Die Steifigkeit von Aluminium wird bei einer Reduktion der Masse um circa 25 % erreicht – so auch im gezeigten Robotergreifer.
Neben Robotergreifern und ähnlichen Manipulatoren profitieren auch z.B. der Modellbau oder Drohnenbau von thermoplastischen Composites wie TECATEC PC CW50 black und den Möglichkeiten der individuellen Bauteilfertigung.
Für weitere Anwendungen im Hochtemperaturbereich oder mit speziellen Anforderungen an die chemische Beständigkeit stehen andere thermoplastische Matrixmaterialien und andere Verstärkungsfasern in Portfolio von Ensinger zur Verfügung.