Mit einer Neuentwicklung will das Fraunhofer IWU das Verlegen biegsamer Kabelsätze drastisch vereinfachen. Automated Cable Assembly (AuCA) heißt das Verfahren. Damit lassen sich Verkabelungen mittels einer robotergeführten Form auf einem Bauteil herstellen und mit einem Polymer fixieren. Für letzteren Schritt nutzen die Forscher die 3D-Druck-Technologien Wire bzw. Fiber Encapsulating Additive Manufacturing (WEAM/FEAM). Diese Kombination von automatisierter Robotik und 3D-Druck verspricht u. a. mehr Effizienz und Individualisierung beim Verlegen von Kabelbäumen in Fahrzeugen.
Das Team um Lukas Boxberger am Fraunhofer IWU bietet für eine Vielzahl unterschiedlichster Fertigungsaufgaben Druckköpfe an, die auf spezifische Produktanforderungen hin weiter individualisierbar sind.
Individuelle Kabelbäume direkt im Werk aufdrucken
Der Kabelbaum für ein Automobil besteht aus mehreren Kabeln in unterschiedlichen Längen, Querschnitten und Endkontakten. Für ein Robotersystem wären sowohl die Konfektionierung als auch der Einbau eines mehrere Kilometer langen Kabelsystems äußerst schwierig zu handhaben. Dafür müssten jeweils zahlreiche Kameras, Sensoren und kleinteilige Bearbeitungsschritte zum Einsatz kommen. Aus diesem Grund ist auch heute noch die gesamte Prozesskette von viel mühevoller Handarbeit geprägt.
Mit der Automated Cable Assembly (AuCA) hat das Fraunhofer IWU das Kabelablegen komplett neu gedacht und mit der 3D-Druck-Technologie kombiniert. Damit entfällt das Greifen der biegeschlaffen Kabel. Sie werden vielmehr aus einem Endlosreservoir abgelegt. Zusätzlich haben die Forschenden einen Werkzeugkopf entwickelt, der die abgelegten Kabel mit Kontakten versieht. Das Konzept für die Kabelverlegung ist automatisiert, kommt ohne Bildverarbeitung aus und setzt auf ein effizientes Verlegesystem direkt am Endbauteil.
Mühevolle Handarbeit deutlich reduziert
Mit dieser Technologie entfallen Kabelvormontage, Kabelbaumkonfektionierung, Transport und Installation. Mehrere Stationen der manuellen Arbeit sind damit auf ein System reduziert, das sich direkt an die Produktionslinie anschließen lässt. AuCA reduziert den Kabelbaum auf seine Kernteile: einzelne Kabel, notwendige Kontakte und anwendungsspezifische Verklebungen. Diese Philosophie spart Gewicht und macht zusätzliche Materialien für den Transportschutz überflüssig.
Ähnliche Anwendungsmöglichkeiten wie bei Kabelbäumen im Automobilen ergeben sich in allen Bereichen der Kabelintegration – vom Schaltschrank bis zur Unterhaltungselektronik.
Maßgeschneiderte 3D-Druck-Köpfe für hocheffiziente Funktionsintegration
Anstelle von (ummantelten) Kabeln lassen sich auch Glasfaserbahnen drucktechnisch auf verschiedenste Untergründe aufbringen. Beim Fiber Encapsulating Additive Manufacturing (FEAM) wird eine Einzelfaser oder ein Faserbündel durch einen Werkzeugkopf auf das Bauteil aufgedruckt und durch eine Polymerummantelung fixiert. So können beliebig geformte Glasfaserbahnen direkt auf dem Endbauteil abgelegt werden. Mit der FEAM-Technologie wollen die Forschenden die bestehenden Grenzen der Integration von Glasfasern erweitern. Ziel ist die Entwicklung kostengünstiger und designflexibler Lösungen für industrielle Anwendungen. Das Fraunhofer IWU arbeitet an Methoden, die eine vollautomatisierte Integration von Glasfaser-Leitungselementen ermöglichen. Es entwickelt Werkzeugkopfsysteme, die schneller, präziser und effizienter fertigen. Denn Produkte mit Lichtleitern, die sich direkt auf (Spritzguss-)Bauteilen applizieren lassen, erfordern kürzere Bearbeitungszeiten und weniger Bauteile.
