3D-printen wint aan terrein in de industriële productie. De integratie van elektronische componenten en de productie van op maat gemaakte sensoren was vooralsnog een uitdaging. Daar komt mogelijk verandering in. Fraunhofer IPA heeft samen met de Duitse bedrijven Arburg en Balluff een mogelijke doorbraak bereikt.
Sensoren in geïndividualiseerde vorm zijn interessant voor taken in de automatisering aangezien ze flexibel kunnen worden gebruikt voor diverse toepassingen. Een voorbeeld zijn inductieve naderingsschakelaars, verkrijgbaar in cilindrische metalen behuizingen waarin een spoel, een printplaat en een stekker in een vaste configuratie zijn aangebracht – een standaardcomponent met een vaste geometrie. Door de vorm van de behuizingen is integratie van dit type schakelaars in specifieke omgevingen zoals bijvoorbeeld grijpvingers van robotarmen nog niet mogelijk.
Een behuizing voor elke vorm
De vraag rees waarom de sensorbehuizing niet in plastic kan worden geprint zodat het de gewenste vorm kan krijgen. Dit is precies wat een onderzoeksteam van het Centrum voor Additive Production bij Fraunhofer IPA nu heeft bereikt. Het team werd ondersteund door collega’s van Arburg, fabrikant van kunststofverwerkende machines en sensor- en automatiseringsspecialist Balluff.
Printproces
Het kunststof materiaal (semi-kristallijn plastic polybutyleentereftalaat (PBT) wordt in granulaatvorm in een zogenoemde “freeformer” geplaatst, Arburgs additive manufacturing systeem. Dit systeem gebruikt een materiaalvoorbereidingseenheid. Na het smelten van het standaardgranulaat volgt het freeforming-proces waarbij geen mallen worden gebruikt. Een hoogfrequente spuitmondafsluiting lost kleine plastic druppeltjes op, die nauwkeurig kunnen worden gepositioneerd met behulp van een beweegbare carrier. Op deze manier is de productie van driedimensionale componenten met holtes mogelijk. Tijdens het (laag-voor-laag) drukproces is het mogelijk componenten te plaatsen. De printer onderbreekt automatisch het proces bij elke laag met holtes zodat de spoel, printplaat en stekker heel precies kunnen worden geïntegreerd.
Eindresultaat
Het onderzoeksproject duurde achttien maanden. Na uitvoerig ontwikkelen, testen en optimaliseren kwam het team tot een succesvol resultaat. Stefan Pfeffer, die het project bij Fraunhofer IPA leidde, werkt momenteel samen met Arburg aan onderzoek naar extra toepassingsmogelijkheden.