Greifen durch Trockenadhäsion

Durch Bindung fest verhaftet

Greifen nach dem Prinzip der Trockenadhäsion. Beim Trockenadhäsionsprinzip wird die Haftung zwischen zwei Körpern durch intermolekulare Bindungskräfte erzeugt – die Van-der-Waals-Kräfte. Mit diesem Prinzip lassen sich biegeschlaffe Teile und Technische Textilien handhaben.

Neue Greiftechnologie auf Basis des Trockenadhäsionsprinzips. (Foto: TU Chemnitz)

Technische Textilien und UD-Halbzeuge sind essenzielle Komponenten bei der Herstellung faserverstärkter Strukturbauteile. Im Rahmen einer automatisierten Fertigung sind die biegeschlaffen, forminstabilen Materialien jedoch eine besondere Herausforderung hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit. Anwender müssen deshalb bei solchen Bauteilen alternative Greiftechnologien suchen. Gefrier- und Sauggreifer sind zwar grundsätzlich zur Handhabung textiler Werkstoffe geeignet, bringen jedoch auch Nachteile mit sich – etwa das Einbringen von Feuchtigkeit in das Material oder die stellenweise Zerstörung des Handhabungsgutes.

Oberfläche muss aufgefasert sein
Um diesen speziellen Anforderungen gerecht zu werden, wurde innerhalb eines geförderten ZIM-Kooperationsprojektes zwischen der TU Chemnitz und des Unternehmens M.A.i in Kronach eine neuartige Greiftechnologie auf Basis des Trockenadhäsionsprinzips entwickelt. Hierbei wird die Haftung zwischen zwei Körpern nicht wie üblicherweise durch einen Adhäsionsvermittler erzeugt, zum Beispiel Klebstoff, sondern durch schwache intermolekulare Bindungskräfte – die Van-der-Waals-Kräfte. Um diese Trockenadhäsion zur Verbindung zweier Körper nutzbar zu machen, muss dabei einer dieser Körper eine faserartig verzweigte Oberflächenstruktur im Mikro- bis Nanobereich haben. Die Wirkung der Bindungskräfte wird dann durch einfaches Aneinanderpressen der beiden Körper hervorgerufen.

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Greiferintegriertes Abstreifelement
Zur technischen Umsetzung des Prinzips im Sinne einer Handhabungstechnologie haben die Projektpartner einen Greifer entwickelt, der als Effektor ein Haftelement mit einer entsprechenden Oberflächenstruktur besitzt. Im Einsatz wird der Greifer flächig auf das zu transportierende Material aufgesetzt und nimmt dieses aufgrund der beschriebenen Haftkräfte auf. Um das Halbzeug an anderer Stelle ablegen zu können, muss eine Unterbrechung der Haftkräfte erfolgen. Dazu wurde ein greiferintegriertes Abstreifelement entwickelt, welches das Halbzeug definiert vom Haftelement trennt.

Reinigung durch rotierenden Wasservorhang
Innerhalb des Projektes wurden die Haftkräfte zwischen Greifer und verschiedenen Textilien beziehungsweise UD-Materialien ermittelt. Dabei war ein Absinken der Haftkräfte über mehrere Wiederholungen zu erkennen. Grund dafür ist der Einfluss materialbedingter Verunreinigungen auf der strukturierten Oberfläche. Um die Greiftechnologie prozesssicher einsetzen zu können muss deshalb eine Reinigung der Oberfläche nach einer bestimmten Anzahl an Greifzyklen erfolgen. Hierzu haben die Forscher eine Reinigungsvorrichtung entwickelt, die das Haftelement des Greifers zerstörungsfrei mittels eines rotierenden Wasservorhangs reinigt, ohne dabei in die Oberflächenstruktur einzudringen. Die Einsetzbarkeit dieser Greiftechnologie in einer Fertigungskette haben die Projektpartner anhand eines prozesssimulierenden Demonstrators nachgewiesen.      pb

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