Anybrid – im Dezember 2020 aus dem Institut für Kunststofftechnik und Leichtbau der TU Dresden hervorgegangen – entwickelt mobile Spritzgussanwendungen für unterschiedliche Branchen. Dabei wird ein industrieller Roboterarm verwendet, an dessen Kopf eine mobile Spritzgussmaschine installiert ist. Sein Schließsystem ist aus Leichtbaumaterialien wie Carbon gefertigt. In einem großen Bewegungsradius übernimmt die Maschine namens ‚Robin‘ (robotized injection molding) flexibel den Kunststoffspritzguss. Damit das funktioniert, müssen die verbauten Komponenten besonders leicht und flexibel sein. Der Roboterarm arbeitet mit sechs Achsen, so dass bei der Entwicklung des mobilen Spritzgusssystems auch die Leitungsführung eine große Herausforderung war.

Die Leitungsführung in Spritzgussanwendungen ist traditionell wenig flexibel und genau auf die benötigte Aufgabe ausgerichtet. Für sicheren und zuverlässigen Spritzguss braucht es viele verschiedene Medien, neben der Strom- und Datenzuführung sind das vor allem Hydraulik- und Wasserleitungen. Bei Robin sind es allein vier Hydraulikkreisläufe mit acht Hydraulikleitungen.

In der Vergangenheit wurde die Leitungsführung meist über einfache Wellrohrschläuche realisiert, was in der Laborumgebung gut funktioniert hat, sich aber nicht für die Ansprüche der Industrie eignet. Das Hauptproblem ist die Betriebs- sicherheit: Die Hydraulikleitung befindet sich im Wellrohrschlauch direkt neben dem heißen Wasserschlauch, und der wiederum direkt neben den Stromleitungen. Aufgrund dieser hohen physikalischen Belastungen steigt die Fehleranfälligkeit deutlich an. Wird das System dann noch in einer hochflexiblen Anlage wie einem Roboterarm verbaut, sind Defekte vorprogrammiert. So wurde der Wellrohrschlauch durch eine dreidimensionale Energiekette von Igus ersetzt. Die Energiekette ‚triflex R‘, die sich insbesondere für den Einsatz in Robotik-Anwendungen eignet, löst gleich mehrere Probleme auf einmal. Zum einen ermöglicht sie die Leitungsführung in mehreren baulich getrennten Kammern. Zum anderen ist durch die Kettenglieder eine Verdrehung von ±10° pro Kettenglied in der Längsachse möglich. Im Vergleich zum herkömmlichen Schlauch setzt die Energiekette auf einen definierten Biegeradius, der die Lebensdauer der darin geführten Leitungen und Schläuche deutlich erhöht. Als Rückzugsystem arbeitet ein Gummiband im Inneren der Energiekette, die die Kettenglieder immer wieder in den Ausgangspunkt zurückzieht. Dabei sind zwei verschiedene Stärken über das Gummiband einstellbar. Zur Zugentlastung nutzt Anybrid die ‚CFX‘-Schellen von Igus, die eine hohe Haltekraft von Pneumatikschläuchen in der Energiekette gewährleisten.

Anybrid nutzt zwei unterschiedliche Typen der Energiekette: An den tieferen Achsen werden die Leitungen durch die offene Kette ‚triflex R TRLF.100‘ geführt, deren Kettenglieder einfach aufklappbar, leicht und kostengünstig sind. Diese Variante kommt vor allem bei dicken und steifen Schläuchen zum Einsatz oder dann, wenn viele Leitungen durch die Kette geführt werden. Durch ihren Schnappverschluss sind sowohl das Befüllen als auch der Austausch von vorkonfektionierten Leitungen jederzeit einfach möglich.

Der Autor: Matthias Meyer ist Leiter Geschäftsbereich ECS triflex & Robotics bei Igus in Köln.

© Igus

In den Achsen 3 bis 6 verwendet Anybrid die geschlossene ‚triflex‘-Variante ‚TRCF.100‘, die die für das Start-up so wichtigen getrennten Kammern bietet und eine hohe Torsionsfähigkeit liefert. Dieses System lässt sich einfach verlängern und kürzen und eignet sich damit für die Anwendung entlang von Roboterarmen.