Beim 3D-Druck von Bauteilen werden feinste Pulver verarbeitet, was sich nicht zuletzt als gesundheitsschädlicher Feinstaub in der Arbeitsumgebung niederschlägt.

Bild: Zbynek Jirousek, Adobe Stock

Automatisches Pulver-Handling Vakuumförderer reduziert Feinstaubbelastung beim 3D-Druck

12.08.2020

Die additive Fertigung ist in aller Munde – manchmal etwas wörtlicher, als man es sich wünscht. Denn das verwendete Pulver führt zu einer Feinstaubbelastung am Arbeitsplatz. Ein geschlossenes Fördersystem soll hier helfen und zugleich den manuellen Aufwand reduzieren.

Additive Fertigung oder 3D-Druck ist eine der Zukunftstechnologien, um dem steigenden Bedarf nach personalisierten Produkten gerecht zu werden. Ursprünglich als einfachere Lösung im Prototyping eingesetzt, werden immer mehr hochwertige Unikate mit dieser Technologie produziert.

Doch während das Verfahren in dieser Hinsicht Maßstäbe setzt, sind viele seiner Prozessschritte noch manuell. Dazu gehört insbesondere das Beladen der Fertigungsanlagen mit dem entsprechenden Kunststoff- oder Metallpulver. Neben dem Gewicht der Behältnisse und einer ergonomischen Arbeitsplatzgestaltung zur Vermeidung von Rückenschmerzen spielt dabei insbesondere die Feinstaubbelastung eine große Rolle.

Kein Austreten von Feinstaub

Der Ausstatter der Pharma-, Chemie- und Lebensmittelindustrie Piab hat für diese Problematik nun die piFlow-Smart-Vakuumförderer entwickelt. Es handelt sich dabei um ein geschlossenes System mit Filtern im Vakuumförderer sowie zusätzlichen Abluftfiltern an der Vakuumpumpe. Sie verhindern, dass Feinstaub aus dem System in den Arbeitsraum austritt und somit, dass Mitarbeiter mit diesen Stoffen in Berührung kommen.

Es entsteht eine saubere Arbeitsumgebung, bei der die Gesundheitsbelastung auf ein Minimum reduziert ist. Gleichzeitig wird das Pulver vor Kontaminierungen durch Umwelteinflüsse und entsprechenden Qualitätseinbußen geschützt.

Um 50 Prozent höherer Durchsatz

Der piFlow Smart basiert auf der bekannten Coax-Ejektortechnologie und ist darauf programmiert, komplexe manuelle Timer-Einstellungen zu eliminieren. Das System ermöglicht so eine kontinuierliche, adaptive und automatische Feinabstimmung des Förderprozesses sowie die Verarbeitung vorab erstellter Programme.

Die sogenannte Autotuning-Funktion automatisiert dabei den Prozess der Pulver- und Schüttgutförderung. Das Ergebnis: ein um bis zu 50 Prozent höherer Durchsatz, verglichen mit herkömmlichen Fördersystemen. Intelligente elektrische Steuerdatenerfassung und -analyse für die Optimierung der gesamten Prozesse und Echtzeitanpassungen sind beim piFlow Smart integriert.

Zusätzlich zu den Industrie-4.0-Funktionen wie IO-Link, Cloud-Fähigkeit und Voreinstellbarkeit bringt der Vakuumförderer einige weitere Elemente mit, die das Produkthandling vereinfachen und sicherer gestalten sollen. Dies sind unter anderem automatische Filterreinigung, Mehrfachfilterschock, Materialsicherheitsblockierung und antistatische Filter sowie Dichtungen. Das System erkennt und verhindert auch ein Überfüllen beziehungsweise Entleeren des Behälters. Auf diese Weise kann das gesamte Füllvolumen des Behälters genutzt werden, was den Materialdurchsatz optimiert.

Geschlossener Kreislauf mit Energieeinsparungen

Durch die automatische Abschaltung der Vakuumpumpe im Leerlauf ist der piFlow Smart sehr energieeffizient – vor allem im Vergleich zu mechanischen Pumpen, die im Leerlauf weiterlaufen müssen. Energiekosten für die automatisierte Abgabe und Befüllung bleiben damit auf einem niedrigen Niveau. Alternativ ist auch denkbar, den Vakuumförderer auf einer mobilen Plattform mehrere 3D-Drucker speisen zu lassen, die das gleiche Pulver verwenden.

Neben der Förderung des neuen Pulvers kommen die Vakuumförderer ebenfalls zum Einsatz, um überschüssiges Pulver aus einer Produktion wieder dem Fertigungskreislauf zuzuführen. Dabei wird das übriggebliebene Pulver mittels einer Sauglanze aufgenommen und über einem Sieb in einen Behälter entleert. Von dort führt der Vakuumförderer es per Schlauch wieder dem Produktionskreislauf zu. Der Kreislauf wird so geschlossen, Ressourcen geschont und Abfälle vermieden.

Für den Einsatz in der Pharma- und Lebensmittelindustrie erfüllen alle Materialien, die mit dem Fördergut in Kontakt kommen, die Anforderungen der FDA und der EG-Nummer 1935/2004 und sind gemäß USDA-Richtlinien ausgelegt.

Für Piab selbst ist die additive Fertigung als Produktionstechnologie sehr interessant. So werden bereits heute kundenspezifische Greifer mithilfe dieses Verfahrens hergestellt, beispielsweise für das Handling von Beuteln bei der Verpackung von Lebensmitteln. Das Leichtbaupotenzial ist neben der individuellen Auslegungsmöglichkeit außerdem für Cobot-Anwendungen sehr interessant.

Bildergalerie

  • Der piFlow Smart transportiert Pulver sicher zu den 3D-Druckern und lässt sich mit seinen Industrie-4.0-Funktionen vollständig in automatisierte Prozessketten integrieren.

    Bild: Piab

  • Die Vakuumpumpe des neuen Förderers sorgt für einen kontinuierlichen Materialfluss.

    Bild: Piab

  • Bei besonders feinen Pulvern kommen Atex-konforme Filter zum Einsatz, die automatisch gereinigt werden.

    Bild: Piab

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