Spinnenroboter mit additiv gefertigten Hüftgelenken

Beschreibung des Bauteils: Der durch Spinnen inspirierte Laufroboter "Ohm-Krabbler" soll sechs bis acht Beine besitzen und in der Lage sein, Messgeräte, Kameras oder auch Versorgungselemente in gefährlichen Umgebungen auf unebenem Gelände zu transportieren, das mit heute bekannten Ketten- und Radfahrzeugen nicht mehr zugänglich ist.

Das Bauteil „Hüftanschluss“ wurde mit SLM auf ConceptLaser M2 in Aluminium AlSi10Mg gefertigt. Es ist ein tragendes Bauteil dieses neuartigen Spinnenroboters mit hydraulischen Aktuatorbeinen nach biologischem Vorbild.

Herausforderungen: Die komplexen geometrischen Verhältnisse der vorgegebenen Anbauteile (z.B. Gelenkantriebe) in Kombination mit einem begrenzten Bauraum machen eine Gestaltung der Bauteile für den Hüftanschluss schwierig. Durch die geringe Stückzahl von nur 8 Stück scheiden sehr viele Fertigungsverfahren aus. Letztlich besteht neben der additiven Herstellung nur die Möglichkeit, die Bauteile über konventionelle Fräsverfahren herzustellen. Da die Zugänglichkeit zu den verschiedenen Flächen für die Fräsbearbeitung nicht vollständig gegeben ist, müssten mehrere komplexe Einzelteile (größtenteils aus Vollmaterial) hergestellt werden. Das würde zu einem sehr großen Zerspanungsaufwand und damit auch zu viel Materialverbrauch führen.

Lösung: Mit Hilfe der additiven Fertigung konnte das Bauteil so gestaltet werden, dass insgesamt nur noch eine Komponente zur Funktionserfüllung notwendig war. Somit kann der Montageaufwand beim Zusammenbau des Roboters stark reduziert werden. Auch die Anpassung von Bauteilen zueinander oder die passgenaue Abstimmung entfällt damit. Das komplexe Bauteil wurde nach dem Designprozess einer FEM-Analyse unterzogen, um eine ausreichende Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Fazit: Die additive Fertigung ermöglichte letztendlich eine Reduktion des Montageaufwands bei gleichzeitiger Material- und Gewichtseinsparung. So konnte auch für die kleine Stückzahl von nur 8 Stück eine schnelle und wirtschaftliche Fertigung realisiert werden.