Verschleißfest, hygienisch, präzise - schnell gedruckte Bauteile für Corona-Test

• Was wurde benötigt: Greifer für einen Roboterarm
• Herstellungsverfahren: selektives Lasersintern mit SLS-Pulver
• Anforderungen: gute Gleiteigenschaften, verschleißfest, gleichbleibende Präzision
• Material: iglidur I3
• Branche: Medizinbranche, Robotik
• Erfolg durch die Zusammenarbeit: Lieferung in 24 Stunden, kostengünstige Herstellung kundenspezifischer Teile, schmiermittelfreier Betrieb

 
Die Anwendung auf einen Blick:
Für eine automatisierte Drive-In Corona Teststation benötigte das Dienstleistungsunternehmen BoKa Automatisierung GmbH für seinen Roboterarm einen Greifer, der die Teströhrchen präzise an die Probanden ausgibt. Der Greifer soll dauerhaft betrieben werden können, um möglichst viele automatisierte Tests zu ermöglichen. Die Geschwindigkeit des SLS-Verfahrens und die Lieferung innerhalb eines Tages am Standort Köln waren die ausschlaggebenden Kriterien weswegen sich das Unternehmen für eine Zusammenarbeit mit igus entschied. Neben der hohen Abriebfestigkeit überzeugten die Bauteile durch die im Hochleistungspolymer enthaltenen Festschmierstoffe, die den hygienischen Anforderungen einer solchen Teststation zuspielen.
 

Vorder- und Innenansicht "DriCoMaTe" der BoKa Automatisierung GmbH aus Dorfprozelten

Problem

Im Laufe der Corona-Pandemie sind Tests bei Verdacht auf eine Infektion zur Normalität geworden. Das junge Industrie-Dienstleistungsunternehmen BoKa Automatisierung GmbH aus Dorfprozelten hat eine automatisierte Drive-In Corona-Teststation („DriCo-Mate“) entwickelt, um medizinisches Personal vor Infektionen zu schützen und zu entlasten. Für den sechsachsigen Roboterarm, der die Teströhrchen an die Probanden ausgibt und wieder annimmt, wurde noch ein Greifer benötigt, der einen reibungslosen Betrieb über lange Zeit hinweg garantiert.

Lösung

Dank der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit, mit der Bauteile im SLS-Verfahren hergestellt werden, konnte igus in kürzester Zeit ein Prototyp für den Robotergreifer vorstellen. Gleichzeitig erweist sich der Hochleistungskunststoff iglidur I3 als geeigneter Werkstoff für den Greifer, da dieser verschleißfest ist und somit eine lange Leistungsdauer trotz starker Beanspruchung gewährleistet. Darüber hinaus überzeugt iglidur I3 mit seinen selbstschmierenden Eigenschaften, die für die Teststation einen besseren Hygienestandard bedeuten.

Funktionsweise des Drive-In Corona Tests

Die Probanden fahren mit dem Auto in die Teststation. Dort werden sie mit einer Videoanleitung Schritt für Schritt durch den Prozess geführt. Der Personalausweis wird eingescannt und es wird Desinfektionsmittel für die Hände ausgegeben. Anschließend ordnet die Station die persönlichen Daten des Probanden einem Teströhrchen per Barcode zu. An dieser Stelle kommt der sechsachsige Roboterarm mit Greifer ins Spiel: Er überreicht das Röhrchen zur selbständigen Probeentnahme. Diese kann per Kamera-Übertragung von einer medizinischen Fachkraft überwacht werden, damit der Test verwertbar ist. Nach erfolgtem Abstrich legt der Nutzer das Röhrchen wieder zurück und der Greifer lagert das Röhrchen bis zum Transport ins Labor ein. Durch diese kontaktlose Automatisierung werden Mediziner sowohl vor Infektionen geschützt als auch in puncto Personaleinsatz entlastet. Laut BoKa dauert ein Testvorgang in etwa vier bis sechs Minuten. Das Testsystem kann zwei Personen gleichzeitig bedienen und kann innerhalb von 24 Stunden rund 500 Proben einsammeln.

Sechsachsiger Roboterarm mit Greifer aus iglidur I3

Schnelle und günstige Fertigung zu Pandemie-Zeiten

Gerade in der jetzigen weltweiten Pandemie war es wichtig, den Prototyp für den Greifer schnell zu fertigen und zu liefern, um die Teststation medizinischen Einrichtungen und Behörden vorzustellen. Die Geschwindigkeit des SLS-Verfahrens und die Lieferung innerhalb eines Tages am Standort Köln waren die ausschlaggebenden Kriterien weswegen sich das Unternehmen für Roboteranlagen im kollaborativen Bereich für die Zusammenarbeit mit der igus GmbH entschied. Gleichzeitig überzeugte die kostengünstige Fertigung der kundenspezifischen Greifer. Im Vergleich zu Frästeilen werden die Robotergreifer im 3D-Druck werkzeuglos, d.h. ohne zusätzliche Rüstkosten, hergestellt.

3D-Modell des DriCoMaTe

iglidur I3 als zuverlässiger Bestandteil im Robotergreifer

Bei ca. 500 Probeentnahmen innerhalb von 24 Stunden ist der Robotergreifer einer konstanten Belastung und Bewegung ausgesetzt. Mit dem verschleißfesten 3D-Druck-Kunststoff iglidur I3 können diese Bewegungen problemlos ausgeführt werden, ohne über einen längeren Zeitraum an Präzision zu verlieren. Der Werkstoff wurde speziell für die Fertigung von reibungsbeanspruchten Bauteilen entwickelt und ist im Vergleich zu anderen Kunststoffen bis zu 50-mal abriebfester. Das Hochleistungspolymer kann im SLS-Verfahren detailgenau an Konstruktionswünsche angepasst und gefertigt werden. Gleichzeitig weist das Material im Einsatz eine hohe Festigkeit auf.  Die im Kunststoff eingebetteten Festschmierstoffe ermöglichen einen Einsatz ohne Fremdschmierung und tragen so zu einem verbesserten Hygienestandard der Teststation bei.

Simon Karl (l.) und Severin Bobon (r.), Geschäftsführer der BoKa Automatisierung GmbH