ARBURG en Balluff produceren na doorbraak sensoren met 3D-printer

3D-printen wordt steeds belangrijker in de industriële productie. De productietechnologie maakt het mogelijk om zeer complexe vormen te produceren. De integratie van elektronische componenten en dus ook de productie van geïndividualiseerde sensoren was tot nu toe een uitdaging. Op dit vlak heeft ARBURG en Balluff recent een doorbraak bereikt.

Demonstrator van de geïndividualiseerde sensor in de verschillende productiefasen: CAD-concept (linksboven), na de integratie van de elektronische componenten (rechtsboven) en als afgewerkte demonstrator (onder).

Voor taken in de automatiseringstechniek zijn sensoren in geïndividualiseerde vorm interessant omdat ze op verschillende manieren kunnen worden gebruikt. Inductieve naderingssensoren bijvoorbeeld, zijn nu verkrijgbaar in cilindrische metalen behuizingen waarin een spoel, een printplaat en een stekker in een starre constellatie zijn geïnstalleerd – een standaardcomponent met een vaste geometrie. In de automatiseringstechniek worden inductieve naderingssensoren in grote aantallen gebruikt om metalen voorwerpen contactloos te detecteren. In industriële toepassingen kun je echter niet alleen registreren dat een onderdeel is genaderd, maar ook hoe ver het is. Er zijn echter nog geen inductieve naderingssensoren waarvan de behuizingsvorm past in een bepaalde omgeving, zoals in een grijpvinger van een robotarm.

Een behuizing in elke vorm

Dus waarom niet de behuizing van de sensor uit kunststof printen, zodat deze in elke gewenste vorm kan worden vervaardigd? Dit is precies wat ARBURG en de sensor- en automatiseringsspecialist Balluff in samenwerking met het Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA heeft gedaan. Voor de sensorbehuizing was een kunststof nodig met een hoge diëlektrische sterkte en vlamvertragende eigenschappen. De experts kozen voor de kunststof polybutyleentereftalaat (PBT), dat standaard wordt gebruikt als spuitgietmateriaal voor de productie van elektronicabehuizingen. Dit soort materiaal is echter nog niet gebruikt voor 3D-printen, dus pionierswerk was noodzakelijk.

Geleiderbanen in 3D-printen

Het kunststof werd als granulaat in de zogenaamde ‘freeformer’, het industriële additive manufacturing-systeem van ARBURG, gevoerd. Nadat het standaardgranulaat was gesmolten, volgde een gereedschapsloze vrije vorming: een nozzle positioneert uiterst nauwkeurig de kleine kunststof druppeltjes op de bouwplaat. Zo ontstonden in de freeformer laag voor laag driedimensionale componenten met holtes waarin componenten tijdens het printproces konden worden geplaatst. Om dit mogelijk te maken, onderbrak de freeformer automatisch het bouwproces in de respectieve lagen, zodat het mogelijk was om de spoel, printplaat en connector precies te integreren. Een dispenser werd vervolgens in een apart systeem gebruikt om de zilveren geleiderbanen in de behuizing te creëren.

Uiteindelijk was het nodig om de holtes dicht te printen met de freeformer en ze te gieten met polyurethaan. Op deze manier produceerde het team meer dan 30 demonstratiemodellen van de geïndividualiseerde sensoren om ze vervolgens te testen: de componenten moesten bestand zijn tegen temperatuurschommelingen en trillingen, ze moesten waterdicht zijn en een elektrische isolatietest doorstaan. Door het ontwerp- en fabricageproces te optimaliseren, werden de tests uiteindelijk met succes doorstaan.

Het onderzoeksproject “Electronic Function Integration in Additively Manufactured Components” heeft anderhalf jaar geduurd. Stefan Pfeffer, projectverantwoordelijke bij Fraunhofer IPA, onderzoekt momenteel in samenwerking met ARBURG hoe geleidende kunststoffen ook in de toekomst kunnen worden gebruikt om meer toepassingsgebieden te ontsluiten.

Bedrijvengids

Ook interessant voor jou

3D

Vliegende start met Design for Additive Manufacturing

14-09 Toonaangevende bedrijven vervangen in rap tempo traditionele ontwerpen door DfAM modellen die sterker, lichter,…

3D

Metalen 3D-geprinte brug wordt scherp in de gaten gehouden

12-08 De rekstroken geven – net als de accelerometers, inclinometers, load cells, temperatuurmeters en vochtigheidsmeters…

3D

SLM Solutions verruilt beursdeelname voor digitale communicatie

12-08 Het bedrijf gaat zich volledig richten op het digitaal vrijgeven van nieuws en informatie.…

3D

Fraunhofer IFAM ontwikkelt pasta voor nieuwe Moldjet 3D-printer

05-08 Samen met Tritone Technologies en MIMplus Technologies werken de partners aan de ontwikkeling van…

3D

AM Solutions belicht Additive Manufacturing in zesdelige liveserie

22-05 AM Solutions, onderdeel van de Rösler Group belicht deze en andere interessante vragen in…

3D

Index breidt activiteiten uit met instap 3D-printers

17-05 Deze participatie geeft One Click Metal extra knowhow en kapitaal om het groeitraject voor…

3D

Layertec start levering Formlabs Fuse 1 SLS printer

05-05 Formlabs heeft de Fuse 1 SLS printer enkele bijzondere features gegeven. Zo beschikt hij…

3D

MX3D kan ‘lasrobot’ 3D- metaalprinter uitrollen

14-04 Ook wordt met het geld ingezet op de doorontwikkeling van de ‘MetalXL’, een software…

Metaalnieuws inBeeld

15/06/2021

Morris Solutions, Retrofit beste optie voor kantbank WIFO Anema

19/02/2021

Voorbeschouwing Thema Plaatbewerking 23-02-2021

05/11/2020

Vakopleiding Techniek kweekt enthousiasme voor modern CNC verspanen

21/10/2020

Enorme productiviteits verbeteringen met Magistor duikfrees

X