Top story

3D geprinte bionische robotgrijper voor vloer BMW i4

Topologie-optimalisatie leidt tot 50 kilogram gewichtsbesparing bij aluminium grijper

3D printen is niet meer weg te denken bij BMW. Alleen al op de Additive Manufacturing Campus van de groep in Oberschleissheim werden in 2023 meer dan 300.000 onderdelen geprint. In de fabriek in München is recent een nieuwe stap gezet door een zandgietvorm voor een aluminium robotgrijper te printen, die 50 kilogram lichter is dan de vroegere grijper. Hiermee wordt de hele vloer van de BMW i4 opgepakt. 



Naast de 300.000 onderdelen die op de AM Campus van BMW zijn geprint, werden vorig jaar op de andere productielocaties nog eens meer dan 100.000 stukken geprint. Daaronder bevinden zich veel hulpgereedschappen voor in de assemblage en grijpers voor robots. 


Robotgrijper voor handling van complete vloer van BMW i4


Veel voordelen voor de assemblage

“Het toenemende gebruik van additive manufacturing in het productiesysteem van BMW Group heeft veel voordelen. Zo kunnen we bijvoorbeeld snel, economisch en flexibel onze eigen productiehulpmiddelen en handlingtools voor de robots produceren, die we op elk moment individueel kunnen aanpassen aan specifieke vereisten en waarvan we het gewicht kunnen optimaliseren. Minder gewicht zorgt voor hogere snelheden op de productielijn, kortere cyclustijden en lagere kosten. Bovendien kunnen op de middellange termijn kleinere robots worden gebruikt, wat ook de CO2-uitstoot en de kosten vermindert,” zegt Jens Ertel, hoofd van BMW Additive Manufacturing.


Grijper voor de deuren

Een van de afdelingen waar BMW werkt met 3D geprintte grijpers is de bodyshop, waar het chassis wordt samengesteld. Onder andere voor het hanteren van de deuren zet de autofabrikant 3D geprinte grijpers in. Doordat men het gewicht van de grijpers kan verlagen door het design te optimaliseren, zet BMW momenteel robots in met een geringer draaggewicht dan voorheen. Dat scheelt direct in de kosten. 


Dankzij de lichtere grijper kan BMW een lichtere robot in de productie inzetten


30% lichtere grijper

In de fabriek in München gaat men nu een stap verder. Hier worden de eerste versies van een bionische robotgrijper gebruikt, mede ontwikkeld op de AM Campus. Deze grijper kan de volledige vloermontage van een BMW i4 vasthouden en verplaatsen. Voor de vloermontagegrijper wordt 3D-printing gebruikt om een zandgietmal te maken, die wordt gevuld met vloeibaar aluminium. De drager is geoptimaliseerd wat betreft gewicht en maximaal draagvermogen en weegt met alle extra toevoegingen slechts 110 kilogram. 

Een van de geprinte grijpers in de fabriek in Landshut. De robotgrijper weegt ongeveer 120 kilo, kan in slechts 22 uur worden gemaakt en wordt vervolgens gebruikt op een pers bij de productie van alle CFRP daken voor BMW M modellen.


Lichtere robots

Daarmee is hij ongeveer 30 procent lichter dan het vorige, conventionele model. De productie met behulp van zandgietwerk en aluminium maakt het mogelijk om ingewikkelde, voor belasting geoptimaliseerde structuren weer te geven. Dit resulteert in een maximale gewichtsreductie en maakt het dus mogelijk om op de middellange termijn kleinere en lichtere handlingrobots voor zwaar gebruik te gebruiken, die minder energie nodig hebben en dus minder CO2 uitstoten.


50 kilogram gewichtsbesparing

Markus Lehmann, hoofd fabriekstechniek en robotica bij BMW Group fabriek München, zegt hierover: “Op het gebied van grijp- en handlingsystemen gebruiken we 3D-printen om onze bestaande grijpers uit te rusten met individuele, geprinte hulpstukken en vervangen we nu al complete grijpersystemen door sterk geïntegreerde en gewichtsgeoptimaliseerde draagstructuren. Bij het hanteren van de volledige BMW i4 vloermontage konden we hierdoor het gewicht van de complete grijper met 30 procent – 50 kg – verminderen en zo de levensduur van onze installaties verlengen.”


Synera software voor topologie optimalisatie

Voor het ontwerpen en optimaliseren van de bionische grijpers gebruikt BMW onder meer Synera software, het vroegere Elise. De investeringstak van BMW heeft in deze startup geïnvesteerd. De software biedt vooral meerwaarde bij 3D-printen, omdat topologisch geoptimaliseerde, bionische structuren één op één kunnen worden geprint, dankzij de hoge mate van flexibiliteit van het 3D-printproces. Hierdoor kan men het volledige potentieel voor lichtgewicht constructies benutten. In het geval van grijperontwerp zijn er speciale workflows ontwikkeld en geïmplementeerd waarmee de berekening en constructie van de lagerstructuur grotendeels geautomatiseerd, en dus snel en efficiënt, kan worden uitgevoerd.


Foto: de handling van de deurcomponenten in Regensburg met een 3D geprinte robotgrijper (alle foto’s: BMW Group).

Back to top button