DE102018003185A1 - Method and device for producing a component - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (3) mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines virtuellen 3D-Modells für ein herzustellendes Bauteil (3); Bereitstellen einer Mehrzahl von vorbestimmten Standardformen (7) verschiedener Form und/oder Größe; Ermitteln einer Zusammenstellung von Standardformen (7) aus der Mehrzahl von Standardformen (7), die das virtuelle 3D-Modell des Bauteils (3) approximiert; Aufbauen der ermittelten Zusammenstellung (13) aus den Standardformen (7), und Fügen der Standardformen (7) der Zusammenstellung (13) zu einem Rohteil (15), und Bearbeiten einer Oberfläche (21) des Rohteils (15), sodass das Bauteil (3) mit einer dem 3D-Modell entsprechenden Form erhalten wird. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines solchen Bauteils (3).

The invention relates to a method for producing a component (3) with the following steps: provision of a virtual 3D model for a component (3) to be produced; Providing a plurality of predetermined standard shapes (7) of different shape and / or size; Determining a collection of standard shapes (7) from the plurality of standard shapes (7) that approximates the 3D virtual model of the part (3); Constructing the determined assembly (13) from the standard forms (7), and joining the standard forms (7) of the assembly (13) to a blank (15), and machining a surface (21) of the blank (15) so that the component ( 3) is obtained with a shape corresponding to the 3D model. The invention further relates to a device (1) for producing such a component (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils.The invention relates to a method and a device for producing a component.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 006 771 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeugs bekannt, wobei ein Formteil und ein Grundteil separat voneinander hergestellt und nach ihrer Herstellung zumindest mittelbar miteinander verbunden werden. Dabei kann das Grundteil als tragendes, Bauvariantenübergreifendes Standardbauteil hergestellt werden, insbesondere als Guss- oder Schmiedeteil. Das Formteil dagegen ist Bauvarianten-spezifisch und wird mit dem Grundteil bevorzugt zerstörungsfrei lösbar verbunden. Das Formteil kann insbesondere mithilfe eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mittels Lasersintern, hergestellt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine hohe Flexibilität und Formvariabilität für das Umformwerkzeug. Komplexere Abweichungen, die gegebenenfalls auch eine Veränderung des Grundteils nötig machen, sind allerdings schwer umsetzbar und erfordern eine lange Herstellungszeit. Auch der stets neue, vollständige Aufbau des Formteils erfordert viel Zeit und ist mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden.From the German patent application DE 10 2014 006 771 A1 a method for producing a forming tool is known, wherein a molded part and a base are made separately from each other and at least indirectly connected to each other after their production. In this case, the base part can be produced as a load-bearing, construction variant-spanning standard component, in particular as a cast or forged part. The molded part, however, is construction variant-specific and is connected to the base preferably non-destructive releasably connected. The molded part can in particular be produced by means of a generative manufacturing process, in particular by means of laser sintering. In this way results in a high flexibility and shape variability for the forming tool. However, more complex deviations, which may also necessitate a change in the basic part, are difficult to implement and require a long production time. Also, the always new, complete construction of the molding requires a lot of time and is associated with relatively high costs.

Aus dem Bereich der Rohling-Herstellung für beispielsweise Lehren, Montagehilfen, Aerohartmodellen, Formen, beispielsweise Gussformen, und dergleichen ist bisher insbesondere eine manuelle Fertigung bekannt, was aufwendig, teuer und belastend für die beteiligten Werker ist, die in großem Umfang Stäuben ausgesetzt sind.From the field of blank production for example gauges, assembly aids, Aerohartmodellen, molds, such as molds, and the like so far in particular a manual production is known, which is complicated, expensive and burdensome for the involved workers who are exposed to a large extent dusts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention has for its object to provide a method and an apparatus for producing a component, said disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit folgenden Schritten geschaffen wird: Es wird ein virtuelles 3D-Modell für ein herzustellendes Bauteil bereitgestellt. Außerdem wird eine Mehrzahl von vorbestimmten Standardformen bereitgestellt, wobei verschiedene Standardformen verschiedene Formen und/oder Größen aufweisen. Es wird eine Zusammenstellung von Standardformen aus der Mehrzahl von Standardformen ermittelt, die das virtuelle 3D-Modell des Bauteils approximiert. Die ermittelte Zusammenstellung wird dann aus den Standardformen - in der realen Welt - aufgebaut, und die Standardformen der Zusammenstellung werden zu einem Rohteil gefügt. Die Oberfläche dieses Rohteils wird bearbeitet, sodass schließlich das Bauteil mit einer dem 3D-Modell entsprechenden Form erhalten wird. Auf diese Weise können sehr schnell und einfach quasi beliebige Bauteile, insbesondere Werkzeuge, Lehren, Montagehilfen, Aerohartmodelle, Formen und dergleichen hergestellt werden, selbst wenn diese eine komplexe oder stark variierende Struktur aufweisen. Dabei bedarf es keines vollständigen Schichtaufbaus eines Teils im Rahmen eines generativen Verfahrens zum Zeitpunkt der Herstellung des Bauteils, sodass erhebliche Herstellungszeiten eingespart werden. Manuelle Arbeitsschritte entfallen weitgehend bis vollständig, wobei auch gegebenenfalls beteiligte Werker in deutlich geringerem Maße Stäuben und dergleichen ausgesetzt sind. Insgesamt kann die Taktzeit zur Herstellung von Bauteilen deutlich erhöht werden.The object is achieved in particular by providing a method for producing a component with the following steps: A virtual 3D model for a component to be produced is provided. In addition, a plurality of predetermined standard shapes are provided, wherein different standard shapes have different shapes and / or sizes. A collection of standard shapes from the plurality of standard shapes is determined that approximates the virtual 3D model of the part. The compiled compilation is then constructed from the standard forms - in the real world - and the standard forms of compilation are added to a blank. The surface of this blank is machined, so that finally the component is obtained with a shape corresponding to the 3D model. In this way, quasi arbitrary components, in particular tools, gauges, assembly aids, Aerohartmodelle, shapes and the like can be produced very quickly and easily, even if they have a complex or highly varying structure. It does not require a complete layer structure of a part in a generative process at the time of manufacture of the component, so that significant production times can be saved. Manual steps are largely eliminated or completely, with any involved workers are exposed to dusts and the like to a much lesser extent. Overall, the cycle time for the production of components can be significantly increased.

Dass das virtuelle 3D-Modell bereitgestellt wird, bedeutet insbesondere, dass dieses neu konstruiert, insbesondere mittels eines CAD-Programms erstellt, oder als bereits vorhandener Datensatz geladen wird. Insbesondere handelt es sich bei dem virtuellen 3D-Modell um einen 3D-Datensatz des herzustellenden Bauteils.In particular, the fact that the virtual 3D model is provided means that it is newly constructed, in particular created by means of a CAD program, or loaded as an already existing data record. In particular, the virtual 3D model is a 3D data record of the component to be produced.

Die vorbestimmten Standardformen sind insbesondere verkörperte Standardformen, die in der realen Welt als verkörperte Gegenstände vorliegen, sowie bevorzugt virtuelle 3D-Modelle davon. Die Mehrzahl von vorbestimmten Standardformen wird insbesondere bereitgestellt, indem diese in einer Lagereinrichtung vorgehalten werden, aus der sie bedarfsweise entnommen werden können. Eine Form der Standardformen ist insbesondere eine Geometrie derselben.Specifically, the predetermined standard forms are embodied standard forms existing as embodied objects in the real world, and preferably virtual 3D models thereof. In particular, the plurality of predetermined standard shapes are provided by holding them in a storage facility from which they can be removed as needed. One form of the standard forms is in particular a geometry of the same.

Als vorbestimmte Standardformen können beispielsweise platonische Körper, Quader, Würfel, Kugeln, Zylinder, Kegel, oder Winkel, L-förmige, T-förmige, I-förmige oder anderweitig geformte Bausteine bereitgestellt werden. Es ist möglich, dass wenigstens eine Standardform einer bestimmten Form und Größe mehrfach bereitgestellt wird. As predetermined standard shapes, for example, platonic bodies, cubes, cubes, spheres, cylinders, cones, or angles, L-shaped, T-shaped, I-shaped or otherwise shaped building blocks can be provided. It is possible that at least one standard shape of a particular shape and size is provided multiple times.

Insbesondere können alle Standardformen bestimmter Form und Größe mehrfach bereitgestellt werden.In particular, all standard shapes of specific shape and size can be provided multiple times.

Die Zusammenstellung von Standardformen aus der Mehrzahl von Standardformen, die das virtuelle 3D-Modell des Bauteils approximiert, erfolgt bevorzugt automatisch, insbesondere rechnergestützt, insbesondere in der virtuellen Welt, das heißt auf dem Rechner. Insoweit sind auf einer Recheneinrichtung, welche die Ermittlung durchführt, 3D-Modelle der vorbestimmten Standardformen hinterlegt, sodass die Recheneinrichtung in der Lage ist, die vorbestimmten Standardformen zunächst virtuell so zusammenzustellen, dass das virtuelle 3D-Modell approximiert wird.The combination of standard forms from the plurality of standard forms, which approximates the virtual 3D model of the component, preferably takes place automatically, in particular computer-aided, in particular in the virtual world, that is to say on the computer. In that regard, 3D models of the predetermined standard forms are stored on a computing device, which carries out the determination, so that the computing device is capable of the predetermined standard shapes initially so virtual assemble that approximates the virtual 3D model.

Insbesondere erfolgt die Ermittlung einer Zusammenstellung nach wenigstens einem Optimierungskriterium, sodass das virtuelle 3D-Modell unter vorbestimmten Gesichtspunkten am besten approximiert wird, insbesondere mit Blick auf eine kleinste verbleibende Oberflächenabweichung der Zusammenstellung im Vergleich zu dem 3D-Modell, einem Einsatz einer geringsten Menge an vorbestimmten Standardformen, einem geringsten Gewicht oder einer geringsten Masse der Zusammenstellung, einem geringsten Materialeinsatz für die Zusammenstellung, und/oder einem anderen geeigneten Kriterium. Insbesondere kann auch eine bedingte Optimierung nach einer Mehrzahl von Kriterien erfolgen.In particular, the determination of a compilation takes place according to at least one optimization criterion, so that the virtual 3D model is best approximated from predetermined points of view, in particular with regard to a smallest remaining surface deviation of the compilation compared to the 3D model, a use of a smallest amount of predetermined Standard shapes, minimum weight or mass of composition, lowest material use for assembly, and / or any other suitable criterion. In particular, a conditional optimization can also take place according to a plurality of criteria.

Ist die Zusammenstellung ermittelt, erfolgt deren Aufbau aus den verkörperten vorbestimmten Standardformen in der realen Welt, und diese werden zu dem Rohteil gefügt.Once the compilation has been determined, its construction is made up of the embodied predetermined standard shapes in the real world, and these are added to the stock.

Durch die Bearbeitung der Oberfläche des Rohteils wird schließlich insbesondere das Bauteil mit einer Bauteiloberfläche erhalten, die der Modelloberfläche des 3D-Modells entspricht.By machining the surface of the blank, finally, in particular the component is obtained with a component surface that corresponds to the model surface of the 3D model.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bearbeiten der Oberfläche des Rohteils abtragend und/oder aufbauend erfolgt. Je nach lokaler Abweichung der Oberfläche des Rohteils von der Oberfläche des 3D-Modells kann es nötig sein, bereichsweise Material abzutragen und/oder aufzubauen. Unter einer abtragenden Bearbeitung wird insbesondere eine spanabhebende oder spanlose Bearbeitung verstanden. Es ist auch sowohl eine spanabhebende als auch spanlose Bearbeitung möglich. Insbesondere kann eine spanabhebende Vorbearbeitung und eine spanlose Feinbearbeitung erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass eine spanabhebende Vorbearbeitung und eine ebenfalls spanabhebende Feinbearbeitung nacheinander durchgeführt werden, wobei durch die Feinbearbeitung letztlich das fertige Bauteil erhalten wird. Besonders bevorzugt wird die Oberfläche des Rohteils durch Fräsen bearbeitet, insbesondere mit einer robotergestützten Fräsvorrichtung, ganz besonders mit einem robotergeführten Fräswerkzeug. Bevorzugt wird eine mindestens zweistufige Fräsbearbeitung durchgeführt, wobei zunächst ein grobes Vorfräsen und danach ein finales Feinfräsen erfolgt.According to one embodiment of the invention, it is provided that the machining of the surface of the blank takes place erosive and / or constructive. Depending on the local deviation of the surface of the blank from the surface of the 3D model, it may be necessary to ablate and / or build up areas of material. By abrasive machining is meant in particular a machining or non-cutting machining. It is also both a machining and non-cutting machining possible. In particular, a machining preliminary machining and a non-cutting finishing can be carried out. But it is also possible that a machining preliminary machining and also a machining fine machining are carried out sequentially, wherein the finished component is ultimately obtained by the fine machining. Particularly preferably, the surface of the blank is machined by milling, in particular with a robot-supported milling device, especially with a robot-guided milling tool. Preferably, at least two-stage milling is carried out, wherein first a coarse pre-milling and then a final fine milling takes place.

Unter einem aufbauenden Bearbeiten wird insbesondere ein generatives oder additives Aufbauen verstanden. Dabei ist es insbesondere möglich, auf die Oberfläche des Rohteils Material generativ oder additiv aufzubringen, insbesondere aufzudrucken. Auf diese Weise kann die Oberfläche des Rohteils sehr flexibel und zugleich einfach lokal aufgebaut werden. Dabei können insbesondere Lücken oder Spalte in der Oberfläche des Rohteils gefüllt werden.A constructive editing is understood in particular to be a generative or additive construction. In this case, it is possible, in particular, to apply material generatively or additively to the surface of the blank, in particular to imprint it. In this way, the surface of the blank can be very flexible and at the same time simply built locally. In particular gaps or gaps in the surface of the blank can be filled.

Das Abtragen und/oder Aufbauen erfolgt insbesondere jeweils bereichsweise entlang der Oberfläche des Rohteils. Insbesondere ist es möglich, dass sowohl einerseits Bereiche der Oberfläche des Rohteils abtragend bearbeitet werden, als auch andere Bereiche der Oberfläche des Rohteils aufbauend bearbeitet werden. Auch ist in einem einzelnen lokalen Bereich eine sequentielle Abfolge von abtragenden und aufbauenden Verfahrensschritten möglich, um eine möglichst genaue Verwirklichung der Form des 3D-Modells zu erhalten.The removal and / or construction takes place in particular in each case in regions along the surface of the blank. In particular, it is possible that on the one hand, areas of the surface of the blank are machined away, as well as other areas of the surface of the blank are built up building. Also, in a single local area, a sequential sequence of erosive and constructive process steps is possible in order to obtain the most accurate possible realization of the shape of the 3D model.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die vorbestimmten Standardformen durch Kleben zu dem Rohteil gefügt werden. Bevorzugt erfolgt dies unter thermischem Aushärten eines Klebstoffs. Dabei wird der Klebstoff unter Wärmeeinbringung, besonders bevorzugt mittels Wärmestrahlung, ausgehärtet.According to one embodiment of the invention it is provided that the predetermined standard shapes are joined by gluing to the blank. This is preferably done with thermal curing of an adhesive. In this case, the adhesive is hardened with introduction of heat, particularly preferably by means of heat radiation.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die vorbestimmten Standardformen generativ und/oder additiv hergestellt sind. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die vorbestimmten Standardformen generativ und/oder additiv hergestellt werden, wobei sie insbesondere fortlaufend neu gefertigt und in der Lagereinrichtung eingelagert werden können. Es stehen so zu jeder Zeit ausreichend vorbestimmte Standardformen zum Aufbauen beliebiger Bauteil-Geometrien zur Verfügung. Die Standardformen können mittels eines generativen und/oder additiven Fertigungsverfahrens, insbesondere mittels Lasersintern oder 3D-Drucken, flexibel und schnell gefertigt werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that the predetermined standard forms are produced generatively and / or additively. Alternatively or additionally, it is possible for the predetermined standard shapes to be produced generatively and / or additively, in which case they can in particular be continuously re-fabricated and stored in the storage device. At any given time, sufficiently predetermined standard shapes are available for constructing any desired component geometries. The standard forms can be produced flexibly and quickly by means of a generative and / or additive manufacturing process, in particular by means of laser sintering or 3D printing.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die vorbestimmten Standardformen mittels eines ersten Roboters aus der Lagereinrichtung entnommen und zu der Zusammenstellung zusammengestellt werden. Besonders bevorzugt wird hierzu ein Roboter verwendet, der einen Sauggreifer zum Greifen der Standardformen aufweist. Durch die Verwendung eines Roboters zur Entnahme der Standardformen und zum Aufbauen der ermittelten Zusammenstellung können manuelle Arbeitsschritte in großem Umfang eingespart werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that the predetermined standard forms are removed from the storage device by means of a first robot and combined to form the compilation. Particularly preferred for this purpose, a robot is used which has a suction gripper for gripping the standard shapes. By using a robot to extract the standard shapes and to build up the compiled compilation, manual operations can be saved on a large scale.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die vorbestimmten Standardformen durch den ersten Roboter zu dem Rohteil gefügt werden. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Verfahrensführung. Alternativ ist es möglich, dass die Standardformen durch einen zweiten Roboter, der von dem ersten Roboter verschieden ist, gefügt werden. Dies ermöglicht eine Spezialisierung der Tätigkeiten der verschiedenen Roboter, wobei insbesondere Werkzeugwechsel gegebenenfalls entfallen oder minimiert werden können. Außerdem ist eine Taktung des Verfahrens möglich, wobei der erste Roboter bereits eine neue Zusammenstellung aufbaut, während der zweite Roboter die zuvor aufgebaute Zusammenstellung fügt.According to one embodiment of the invention, it is provided that the predetermined standard shapes are joined by the first robot to the blank. This allows a particularly efficient process management. Alternatively, it is possible that the standard shapes are joined by a second robot other than the first robot. This allows a specialization of the activities of the various robots, in particular tool change may be omitted or can be minimized. In addition, a clocking of the method is possible, wherein the first robot already builds a new compilation, while the second robot adds the previously constructed compilation.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberfläche des Rohteils gefräst wird, wobei das Fräsen bevorzugt durch einen Roboter durchgeführt wird. Dabei kann das Fräsen insbesondere durch den ersten Roboter, durch den zweiten Roboter, oder durch einen dritten, von dem ersten Roboter und von dem zweiten Roboter verschiedenen Roboter, besonders bevorzugt in einer separaten Arbeitsstation, durchgeführt werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that the surface of the blank is milled, wherein the milling is preferably carried out by a robot. In this case, the milling can be carried out in particular by the first robot, by the second robot, or by a third robot different from the first robot and from the second robot, particularly preferably in a separate workstation.

Bevorzugt sind verschiedene Arbeitsstationen entlang des Umfangs eines Rundtisches angeordnet, wobei der Rundtisch um einen bestimmten Drehwinkel gedreht wird, um die Arbeitsstationen durch zu wechseln. Dabei kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung eine kombinierte Zusammenstellungs- und Füge-Station vorgesehen sein, in welcher die Zusammenstellung der vorbestimmten Standardformen zusammengestellt und gefügt wird, weiterhin eine Vorbearbeitungsstation zur Vorbearbeitung der Oberfläche des Rohteils, und schließlich eine Feinbearbeitungsstation zur finalen Fertigbearbeitung der Oberfläche des Rohteils, wobei in der Fertigbearbeitungsstation das Bauteil erhalten wird.Preferably, various work stations are arranged along the circumference of a rotary table, wherein the rotary table is rotated by a certain angle of rotation to change the workstations through. In this case, according to a particularly preferred embodiment, a combined assembly and joining station can be provided, in which the composition of the predetermined standard forms is assembled and joined, also a pre-processing station for pre-processing the surface of the blank, and finally a finishing station for the final finishing of the surface of the Blank, wherein in the finishing station, the component is obtained.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Bauteil eine Lehre, eine Montagehilfe, ein Aerohartmodell, eine Form für die Fertigung, beispielsweise eine Gussform, oder ein Werkzeug hergestellt wird. Insbesondere bei dieser Art von herzustellenden Bauteilen verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des hier vorgeschlagenen Verfahrens.According to one embodiment of the invention, it is provided that a doctrine, an assembly aid, an Aerohartmodell, a mold for manufacturing, such as a mold, or a tool is produced as a component. In particular, with this type of components to be produced realize the advantages of the method proposed here in a special way.

Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils geschaffen wird, welche eine Lagereinrichtung aufweist, in der eine Mehrzahl von vorbestimmten Standardformen, insbesondere verkörperten Standardformen, verschiedener Form und/oder Größe angeordnet sind. Die Vorrichtung weist außerdem wenigstens einen Roboter auf, der eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von vorbestimmten Standardformen aus der Lagereinrichtung zu entnehmen und zu einer Zusammenstellung aufzubauen. Dieser Roboter kann vorteilhaft eingerichtet sein, um die Standardformen der Zusammenstellung miteinander zu einem Rohteil zu fügen. Es ist aber auch möglich, dass die Vorrichtung einen zweiten Roboter aufweist, der eingerichtet ist zum Fügen der Standardformen der Zusammenstellung, die der erste Roboter aufgebaut hat, zu dem Rohteil. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Bearbeitungsstation auf, die eingerichtet ist zur Bearbeitung einer Oberfläche des Rohteils. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf.Finally, the object is also achieved by providing a device for producing a component which has a bearing device in which a plurality of predetermined standard shapes, in particular embodied standard shapes, of different shape and / or size, are arranged. The apparatus further comprises at least one robot configured to extract a plurality of predetermined standard shapes from the storage facility and construct them into a compilation. This robot can be advantageously arranged to add the standard forms of assembly together to a blank. However, it is also possible for the device to have a second robot which is set up for joining the standard forms of the assembly that the first robot has built up to the blank. The apparatus further comprises a processing station which is adapted to process a surface of the blank. Furthermore, the device has a control device.

Diese ist bevorzugt eingerichtet, um anhand eines virtuellen 3D-Modells und der vorbestimmten Standardformen, insbesondere 3D-Modellen der vorbestimmten Standardformen, eine Zusammenstellung von Standardformen aus der Mehrzahl von Standardformen zu ermitteln, die das virtuelle 3D-Modell des Bauteils approximiert.This is preferably configured to use a virtual 3D model and the predetermined standard shapes, in particular 3D models of the predetermined standard shapes, to determine a collection of standard shapes from the plurality of standard shapes that approximates the virtual 3D model of the part.

Die Steuereinrichtung ist alternativ oder zusätzlich eingerichtet zur Ansteuerung des wenigstens einen Roboters, um die ermittelte Zusammenstellung aus den Standardformen aufzubauen.The control device is alternatively or additionally configured to control the at least one robot in order to construct the determined combination of the standard forms.

Die Steuereinrichtung ist alternativ oder zusätzlich eingerichtet, um die Bearbeitungsstation derart anzusteuern, dass die Oberfläche des Rohteils so bearbeitet wird, dass das Bauteil mit einer dem 3D-Modell entsprechenden Form erhalten wird.The control device is alternatively or additionally configured to control the processing station such that the surface of the blank is processed so that the component is obtained with a shape corresponding to the 3D model.

In Zusammenhang mit der Vorrichtung verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. Insbesondere ist die Steuereinrichtung eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen.In connection with the device, in particular, the advantages which have already been explained in connection with the method are realized. In particular, the control device is set up for carrying out a method according to the invention or a method according to one of the previously described embodiments.

Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist zur Ansteuerung von wenigstens einem zweiten Roboter, um die Standardformen der Zusammenstellung zu dem Rohteil zu fügen.It is possible that the control device is set up to control at least one second robot in order to add the standard forms of the assembly to the blank.

Die Steuereinrichtung ist insbesondere als Recheneinrichtung, besonders bevorzugt als Computer, ausgebildet.The control device is designed in particular as a computing device, particularly preferably as a computer.

Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung eine Mehrzahl separater Recheneinrichtungen aufweist, die jeweils spezifisch eingerichtet sind zur Durchführung bestimmter Schritte des Verfahrens. Es ist aber auch möglich, dass die Steuereinrichtung als eine Recheneinrichtung ausgebildet ist, die insgesamt eingerichtet ist zur Durchführung der Verfahrensschritte.It is possible that the control device has a plurality of separate computing devices which are each specifically set up to perform certain steps of the method. But it is also possible that the control device is designed as a computing device, which is set up in total for performing the method steps.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen drehbaren Rundtisch aufweist, wobei dem Rundtisch in verschiedenen Segmenten angeordnete Arbeitsstationen zugeordnet sind. Auf diese Weise kann mit kurzer Taktzeit sehr schnell das Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels der Vorrichtung durchgeführt werden. Dabei erfolgt ein Wechsel der Arbeitsstationen insbesondere durch Drehen des Rundtischs um einen vorbestimmten Winkelbereich.According to one embodiment of the invention it is provided that the device comprises a rotatable rotary table, wherein the rotary table are assigned in different segments arranged workstations. In this way, the process for producing a component by means of the device can be carried out very quickly with a short cycle time. In this case, a change of workstations takes place in particular by turning the rotary table by a predetermined angular range.

Vorzugsweise sind dem Rundtisch drei Bearbeitungsstationen zugeordnet, insbesondere nämlich eine kombinierte Zusammenstellungs- und Fügestation zum Aufbauen der Zusammenstellung und zum Fügen der Standardformen zu dem Rohteil, eine Vorbearbeitungsstation, und eine Fertigbearbeitungs- oder Feinbearbeitungsstation, in welcher das Bauteil erhalten wird. Preferably, three work stations are associated with the rotary table, in particular a combined assembly and joining station for assembling the assembly and for joining the standard forms to the blank, a pre-processing station, and a finishing or finishing station in which the component is obtained.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung sowie einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. The single figure shows a schematic representation of an embodiment of a device and an embodiment of a method for producing a component.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 sowie eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils 3. Die Vorrichtung weist eine Lagereinrichtung 5 auf, in der eine Mehrzahl von vorbestimmten, verkörperten Standardformen 7, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet ist, vorgehalten wird. Die Standardformen 7 sind beispielsweise als platonische Körper, insbesondere Quader, Würfel, Zylinder, Kegel, Kugeln oder als Winkel ausgebildet; sie können auch eine L-Form, eine T-Form, eine I-Form, oder eine andere Form aufweisen. Verschiedene vorbestimmte Standardformen 7 unterscheiden sich voneinander in Hinblick auf ihre Form und/oder Größe, insbesondere in Hinblick auf ihre Geometrie. Es ist möglich, dass wenigstens eine Standardform 7 einer Form und Größe mehrfach in der Lagereinrichtung 5 vorhanden ist. Bevorzugt sind alle verschiedenen vorbestimmten Standardformen 7 jeweils mehrfach vorhanden.The single FIGURE shows a schematic representation of an embodiment of a device 1 and an embodiment of a method for producing a component 3. The device comprises a bearing device 5, in which a plurality of predetermined, embodied standard forms 7, of which for clarity, only one is denoted by the reference numeral 7, is maintained. The standard forms 7 are formed, for example, as platonic bodies, in particular cuboids, cubes, cylinders, cones, spheres or as angles; they may also have an L-shape, a T-shape, an I-shape, or another shape. Various predetermined standard shapes 7 differ from each other in terms of their shape and / or size, especially with regard to their geometry. It is possible for at least one standard mold 7 of a shape and size to be present several times in the storage device 5. Preferably, all the different predetermined standard forms 7 are present multiple times.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 einen ersten Roboter 9 auf, der angeordnet und eingerichtet ist, um die vorbestimmten Standardformen 7 aus der Lagereinrichtung 5 zu entnehmen und in einer ersten Arbeitsstation 11 zu einer Zusammenstellung 13 aufzubauen. Bevorzugt ist der erste Roboter 9 zugleich ausgebildet, um die Standardformen 7 der Zusammenstellung 13 zu einem Rohteil 15 zu fügen. Es ist aber auch möglich, dass hierfür ein separater Roboter vorgesehen ist.In the exemplary embodiment illustrated here, the device 1 has a first robot 9 which is arranged and set up to remove the predetermined standard shapes 7 from the storage device 5 and to build them into a compilation 13 in a first work station 11. Preferably, the first robot 9 is at the same time designed to add the standard forms 7 of the compilation 13 to a blank 15. But it is also possible that a separate robot is provided for this purpose.

Die erste Arbeitsstation 11 ist bevorzugt als kombinierte Zusammenstellungs- und Fügestation ausgebildet.The first workstation 11 is preferably designed as a combined assembly and joining station.

Die Vorrichtung 1 weist außerdem wenigstens eine Bearbeitungsstation, hier eine Vorbearbeitungsstation 17 und eine Fertigbearbeitungsstation 19 als weitere Arbeitsstationen auf, wobei in den Bearbeitungsstationen 17, 19 eine Oberfläche 21 des Rohteils 15 so bearbeitet wird, dass schließlich das Bauteil 3 mit einer vorbestimmten Form erhalten wird.The device 1 also has at least one processing station, here a pre-processing station 17 and a finishing station 19 as further work stations, wherein in the processing stations 17, 19, a surface 21 of the blank 15 is processed so that finally the component 3 is obtained with a predetermined shape ,

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 1 einen zweiten Roboter 23 auf, dem ein Fräswerkzeug 25 zugeordnet ist, mit dem der Roboter 23 die Oberfläche 21 des Rohteils 15 einer Fräsbearbeitung, hier insbesondere einem Vorfräsen, unterzieht.In the embodiment shown here, the device 1 has a second robot 23, which is associated with a milling tool 25, with which the robot 23, the surface 21 of the blank 15 of a milling, here in particular a pre-milling undergoes.

In nicht dargestellter Weise weist die Vorrichtung 1 bevorzugt einen dritten Roboter auf, welcher in der Fertigbearbeitungsstation 19 das Rohteil 15 einer Fein- oder Fertigbearbeitung, insbesondere einem finalen Feinfräsen, unterzieht.In a manner not shown, the device 1 preferably has a third robot, which in the finishing station 19, the blank 15 of a fine or finishing, in particular a final fine milling subject.

Die Vorrichtung 1 weist außerdem eine Steuereinrichtung 27 auf, die mit den Robotern 9, 23 wirkverbunden und eingerichtet ist zur Durchführung eines im Folgenden noch näher beschriebenen Verfahrens.The device 1 also has a control device 27, which is operatively connected to the robots 9, 23 and arranged for carrying out a method described in more detail below.

Außerdem weist die Vorrichtung 1 einen drehbaren Rundtisch 29 auf, dem in verschiedenen Segmenten die verschiedenen Arbeitsstationen, hier die erste Arbeitsstation 11, die Vorbearbeitungsstation 17 als zweite Arbeitsstation, und die Fertigbearbeitungsstation 19 als dritte Arbeitsstation zugeordnet sind. Zwischen den Arbeitsstationen kann durch Drehen des Rundtischs 29 um einen bestimmten Winkelbereich, hier insbesondere um 120°, gewechselt werden. Die Steuereinrichtung 27 ist vorzugsweise auch mit dem Rundtisch 29 wirkverbunden, um diesen zum Wechsel der Arbeitsstationen anzusteuern.In addition, the device 1 comprises a rotatable rotary table 29, in various segments, the various workstations, here the first workstation 11, the Vorbearbeitungsstation 17 as a second workstation, and the finishing station 19 are assigned as a third workstation. Between the workstations can be changed by turning the rotary table 29 by a certain angle range, in particular by 120 °. The control device 27 is preferably also operatively connected to the rotary table 29 in order to control this to change the workstations.

Im Rahmen einer bevorzugten, mit der Vorrichtung 1 auszuführenden Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen des Bauteils 3 wird zunächst - insbesondere auf der Steuereinrichtung 27 oder in einer separaten Recheneinrichtung - ein virtuelles 3D-Modell, insbesondere in Form eines 3D-Datensatzes, für das herzustellende Bauteil 3 bereitgestellt. Außerdem werden die vorbestimmten Standardformen 7, insbesondere als virtuelle Modelle in einer Recheneinrichtung, insbesondere der Steuereinrichtung 27, bereitgestellt. Es wird dann automatisch, insbesondere rechnergestützt, vorzugsweise durch die Steuereinrichtung 27, eine Zusammenstellung von Standardformen 7 ermittelt, die das virtuelle 3D-Modell des Bauteils 3 approximiert. Sodann wird diese ermittelte Zusammenstellung in der realen Welt aus den verkörperten Standardformen 7 der Lagereinrichtung 5 aufgebaut, indem die Standardformen 7 durch den ersten Roboter 9 aus der Lagereinrichtung 5 entnommen und in der ersten Arbeitsstation 11 zu der Zusammenstellung 13 aufgebaut werden.In the context of a preferred embodiment of a method for producing the component 3, which is to be carried out with the device 1, a virtual 3D model, in particular in the form of a 3D data set, for the component to be produced is firstly-in particular on the control device 27 or in a separate computing device 3 provided. In addition, the predetermined standard forms 7, in particular as virtual models in a computing device, in particular the control device 27, are provided. It is then automatically, in particular computer-aided, preferably determined by the controller 27, a collection of standard forms 7, which approximates the virtual 3D model of the component 3. Then, this determined compilation in the real world is constructed from the embodied standard forms 7 of the storage device 5 by removing the standard forms 7 from the storage device 5 by the first robot 9 and assembling them into the compilation 13 in the first workstation 11.

Anschließend werden die Standardformen 7 der Zusammenstellung 13 zu dem Rohteil 15 gefügt.Subsequently, the standard forms 7 of the compilation 13 are joined to the blank 15.

Schließlich wird die Oberfläche 21 des Rohteil 15 bearbeitet, sodass das Bauteil 3 mit einer dem 3D-Modell entsprechenden Form erhalten wird. Finally, the surface 21 of the blank 15 is machined so that the component 3 having a shape corresponding to the 3D model is obtained.

Dieses Bearbeiten kann aufbauend und/oder abtragend, insbesondere durch Fräsen, erfolgen. Dabei erfolgt bevorzugt zunächst in der Vorbearbeitungsstation 17 eine Vorbearbeitung und anschließend in der Fertigbearbeitungsstation 19 eine Fertigbearbeitung oder Feinbearbeitung.This processing can be constructive and / or abrasive, in particular by milling done. In this case, prefabrication is preferably carried out first in the pre-processing station 17, followed by finishing or finishing in the finishing station 19.

Die Standardformen 7 werden bevorzugt durch Kleben, besonders bevorzugt unter thermischem Aushärten eines Klebstoffs, zu dem Rohteil 15 gefügt.The standard forms 7 are preferably joined to the blank 15 by gluing, particularly preferably by thermal curing of an adhesive.

Die Standardformen 7 können generativ und/oder additiv hergestellt sein oder werden. Insbesondere können diese fortlaufend hergestellt und jeweils neu der Lagereinrichtung 5 zugeführt werden.The standard forms 7 can be or will be produced generatively and / or additively. In particular, these can be produced continuously and each newly supplied to the storage device 5.

Als Bauteil 3 wird bevorzugt eine Lehre, eine Montagehilfe, ein Aerohartmodell, eine Form für die Fertigung, beispielsweise eine Gussform, oder ein Werkzeug hergestellt.As a component 3 is preferably a doctrine, an assembly aid, an Aerohartmodell, a mold for manufacturing, for example, a mold, or a tool produced.

Mittels des hier vorgeschlagenen Verfahrens sowie der Vorrichtung 1 ist es in einfacher, kostengünstiger und manuelle Arbeitsschritte einsparender Weise möglich, flexibel und geometrievariabel verschiedene Bauteile 3 herzustellen.By means of the method proposed here, as well as the device 1, it is possible to produce various components 3 in a simple, cost-effective and manual workstep in a way that saves on costs and flexibility and geometry.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102014006771 A1 [0002]DE 102014006771 A1 [0002]

Claims (10)

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (3) mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines virtuellen 3D-Modells für ein herzustellendes Bauteil (3); - Bereitstellen einer Mehrzahl von vorbestimmten Standardformen (7) verschiedener Form und/oder Größe; - Ermitteln einer Zusammenstellung (13) von Standardformen (7) aus der Mehrzahl von Standardformen (7), wobei die Zusammenstellung (13) das virtuelle 3D-Modell des Bauteils (3) approximiert; - Aufbauen der ermittelten Zusammenstellung (13) aus den Standardformen (7), und Fügen der Standardformen (7) der Zusammenstellung (13) zu einem Rohteil (15), und - Bearbeiten einer Oberfläche (21) des Rohteils (15), sodass das Bauteil (3) mit einer dem 3D-Modell entsprechenden Form erhalten wird.Method for producing a component (3) with the following steps: - Providing a virtual 3D model for a manufactured component (3); Providing a plurality of predetermined standard shapes (7) of different shape and / or size; - determining a compilation (13) of standard forms (7) from the plurality of standard forms (7), wherein the compilation (13) approximates the 3D virtual model of the component (3); - Building the determined compilation (13) from the standard forms (7), and joining the standard forms (7) of the compilation (13) to a blank (15), and - Processing a surface (21) of the blank (15), so that the component (3) is obtained with a shape corresponding to the 3D model. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (21) des Rohteils (15) abtragend oder aufbauend, insbesondere durch Fräsen, bearbeitet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the surface (21) of the blank (15) eroding or constructive, in particular by milling, is processed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardformen (7) durch Kleben, vorzugsweise unter thermischem Aushärten eines Klebstoffs, zu dem Rohteil (15) gefügt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the standard forms (7) by gluing, preferably with thermal curing of an adhesive, are joined to the blank (15). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardformen (7) generativ und/oder additiv hergestellt sind oder hergestellt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the standard forms (7) are produced generatively and / or additively or are produced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardformen (7) mittels eines ersten Roboters (9) aus einer Lagereinrichtung (5) entnommen und zusammengestellt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the standard forms (7) by means of a first robot (9) from a storage device (5) are removed and assembled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardformen (7) durch den ersten Roboter (9) oder durch einen zweiten Roboter gefügt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the standard forms (7) are joined by the first robot (9) or by a second robot. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (21) des Rohteils (15) gefräst wird, vorzugsweise durch einen Roboter (23).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the surface (21) of the blank (15) is milled, preferably by a robot (23). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (3) eine Lehre, eine Montagehilfe, ein Aerohartmodell, eine Form für die Fertigung, insbesondere eine Gussform, oder ein Werkzeug hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a component (3) a doctrine, an assembly aid, an Aerohartmodell, a mold for manufacturing, in particular a mold, or a tool is produced. Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Bauteils (3), mit - einer Lagereinrichtung (5), in der eine Mehrzahl von vorbestimmten Standardformen (7) verschiedener Form- und/oder Größe angeordnet ist, - wenigstens einem Roboter (9), der eingerichtet ist, um die Standardformen (7) aus der Lagereinrichtung (5) zu entnehmen und zu einer Zusammenstellung aus Standardformen (7) aufzubauen, und - einer Bearbeitungsstation, die eingerichtet ist zum Bearbeiten einer Oberfläche (21) eines aus den Standardformen (7) der Zusammenstellung (13) gebildeten Rohteils (15), wobei - die Vorrichtung (1) eine Steuereinrichtung (27) aufweist, die bevorzugt eingerichtet ist zur Ansteuerung der Bearbeitungsstation derart, dass die Oberfläche (21) des Rohteils (15) so bearbeitet wird, dass ein Bauteil (3) mit einer vorbestimmten Form erhalten wird.Device (1) for producing a component (3), with a bearing device (5) in which a plurality of predetermined standard shapes (7) of different shape and / or size is arranged, - at least one robot (9) arranged to take the standard molds (7) from the storage device (5) and construct them into a combination of standard molds (7), and - A processing station, which is adapted for processing a surface (21) of one of the standard forms (7) of the compilation (13) formed blank (15), wherein - The device (1) comprises a control device (27) which is preferably adapted to drive the processing station such that the surface (21) of the blank (15) is processed so that a component (3) is obtained with a predetermined shape , Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen drehbaren Rundtisch (29) mit in verschiedenen Segmenten des Rundtischs (29) angeordneten Arbeitsstationen aufweist.Device (1) according to Claim 9 , characterized in that the device (1) has a rotatable rotary table (29) with work stations arranged in different segments of the rotary table (29).

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