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

Eriks bevordert met 3D-printen cultuur van innovatie

28-02 De meeste 3D-printers van Eriks zijn bedoeld voor prototyping, op maat gemaakte mallen, armaturen…

3D

Nieuw TU Delft lab omvat gehele 3D-printproces

16-01 Op de TU Delft campus zijn wel meer labs voor additive manufacturing (3D-printen) te…

3D

Formnext 2023 stevent af op recordaantal exposanten

25-09 Met 771 exposanten en een geboekt bruto oppervlak van ruim 50.000 m² twee maanden…

3D

3D-printen zonder ondersteuning

19-09 “Dankzij de nieuwe versie van TruTops Print hebben we nauwelijks ondersteuningsstructuren nodig voor het…

3D

3D-geprinte handrem van titanium

10-07 Tot nu toe heeft de fietsindustrie vaak carbon gebruikt als materiaal voor hoogwaardige remhendels.…

Verspanen

Manufacturing Technology Conference helpt hightech- en maakindustrie verder te groeien

14-06 Zowel ASML als Thermo Fisher Scientific wil groeien. Hiervoor moet de efficiency van de…

3D

Safran gaat grote aluminium onderdelen 3D-printen met SLM

11-04 Safran is een internationale hoogtechnologische groep die actief is in de luchtvaart-, defensie- en…

3D

3D-printing creëert nieuwe mogelijkheden voor Seco Tools

23-03 Het ontwikkelen en vervaardigen van prototypes door middel van additive manufacturing (AM) wordt steeds…

Metaalnieuws inBeeld

19/10/2023

Besten Machines prominent aanwezig op de METAVAK 2023

17/10/2023

Galvano Metaal VrijMiPodcast - Personeelstekort, automatisering en digitalisering

10/07/2023

Galvano Metaal VrijMiPodcast - Nieuw pand: Wat zijn de toekomstplannen?

25/04/2023

Galvano Metaal Podcast - Meer betalen voor laser kwaliteit?