Interviews

Agile Produktion bei Robot Hands

Bei RightHand Robotics endet die Design-Iteration nicht nach der Auslieferung eines Produkts.

Die Fähigkeit, das Produktdesign während des Produktionsprozesses ändern zu können – die sogenannte agile Fertigung – ermöglicht es Ingenieuren und Designern, Endprodukte kontinuierlich zu verbessern.

Wir setzten uns mit Sarah Mendelowitz, Leiterin des RightHand Labs Teams bei RightHand Robotics, und Kat Ely, Designerin bei der Partnerfirma CLEAR design lab, zusammen, um über ihren Produktionsprozess für die ReFlex-Hand zu sprechen und die Rolle, die der 3D-Druck aus Sicht beider Unternehmen für den Erfolg kooperativer Fertigung spielt, zu beleuchten.


In diesem Video erfahren Sie Näheres über die Zusammenarbeit von RightHandLabs und CLEAR design lab bei der Fertigung der ReFlex-Hände.

Wir gestaltet sich die Zusammenarbeit zwischen RightHand Robotics und CLEAR design lab?

Sarah: RightHand Robotics stellt Robotersysteme für die Auftragsabwicklung in Warenlagern her. Als Forschungsarm von RightHand Robotics verkauft RightHand Labs die von uns konstruierte Hardware an Robotik-Forschungslabors von Universitäten. RightHand Labs ist gewissermaßen ein kleiner Fertigungsbetrieb für unsere Hardware-Produkte. Wir machen also alles vom Design der Hardware, über deren Fertigung bis hin zum Vertrieb und Kundendienst.

Kat: CLEAR design lab stellt alle Komponenten [der ReFlex-Hand] her. Wir fertigen die Finger, die Gelenke, die Handinnenseite und die hintere Verschalung sowie einige der Teile für die interne Mechanik an.

Eine Explosionsdarstellung der ReFlex-Hand von RightHand Labs.
Eine Explosionsdarstellung der ReFlex-Hand von RightHand Labs.

Sarah: CLEAR design lab verfügt über umfassendes Design-Know-how auf dem Gebiet der Kunststoffproduktion. Daher kommt uns die Zusammenarbeit bei der Verbesserung unseres eigenen Fertigungsprozesses zugute. Wir können uns beim Design auf die funktionalen Aspekte des Teils konzentrieren, und sie können uns dann dabei helfen, den besten Fertigungsansatz zu finden.

Wir haben eine sehr enge Beziehung aufgebaut und tauschen ständig Ideen aus. Wenn sie bei der Produktion feststellen, dass sie etwas ändern möchten, können wir das Konzept umsetzen, indem wir auf dem Form 2 Form 2 eine neue Gussform drucken oder eine neue Komponente, die sie umspritzen.

Kat: Wir arbeiten in derselben Stadt, aber nicht im selben Geschäftsgebäude. Da beide Unternehmen einen Form 2 haben, können wir viel leichter zusammenarbeiten, auch auf Entfernung. Wir können Dateien austauschen, das betreffende Modell auf unseren jeweiligen 3D-Druckern drucken und dann im Video-Chat das Modell gleichzeitig sehen und handhaben, sodass wir stets auf derselben Wellenlänge sind

Die ReFlex-Hand von RightHand Labs verfügt über adaptive, flexible Finger und taktile Sensorik.
Die ReFlex-Hand von RightHand Labs verfügt über adaptive, flexible Finger und taktile Sensorik.

Prototypen der ReFlex-Hand werden in Flexiblem Kunstharz angefertigt, um die Nachgiebigkeit der fertigen Teile zu simulieren. Erfahren Sie mehr über das komplette Portfolio der technischen Kunstharze von Formlabs..

Was bedeutet agile Fertigung für Ihre Produkte und die Arbeitsweise Ihrer beiden Unternehmen?

Sarah: Wir führen zahlreiche Vor- und Kleinserienfertigungsprozesse durch, weil wir damit die Flexibilität erhalten, das Design zu ändern, ohne hohe Rüstkosten zu verursachen. Unser Fertigungsansatz ist damit ähnlich agil wie der Softwareansatz beim Design. Daher sind wir auch nach Auslieferung des Produkts nicht endgültig an dessen Design gebunden.

Kat: So können sie beispielsweise 20 Teile für den eigentlichen Verkauf produzieren und bei der Herstellung dieser 20 Teile gleichzeitig dazulernen. Die so gewonnenen Erkenntnisse fließen dann in Design-Iterationen für die nächsten 20 Teile ein. Das ist möglich, weil wir die Gussformen und die Formkerne im 3D-Druck herstellen, d. h. es fallen keine exorbitanten Rüstkosten an.
Sarah: Da unser Team ziemlich klein ist, können die Ingenieure, die an unseren Produkten arbeiten, jede Phase des Prozesses mitverfolgen und ihr Feedback dazu geben. Wenn sie also etwas am Design ändern möchten, können sie dies problemlos tun. Dasselbe gilt für den Fertigungsprozess.

All das macht auf jeden Fall ein besseres Produkt aus, denn weil wir Änderungen sehr schnell vornehmen können, bleibt unser Produkt stets auf dem neuesten Stand der Technik und lässt sich auch qualitativ kontinuierlich verbessern.

Das Team von RightHand Labs ist klein, was bedeutet, dass Ingenieure auf jede Phase des Design- und Fertigungsprozesses Einfluss nehmen können.
Das Team von RightHand Labs ist klein, was bedeutet, dass Ingenieure auf jede Phase des Design- und Fertigungsprozesses Einfluss nehmen können.

Welchen Einfluss hat das Agilitätsvermögen auf die Zusammenarbeit zwischen RightHand Labs und CLEAR design lab?

Kat: Wir kommunizieren ständig miteinander. Wir tauschen uns darüber aus, was funktioniert und was nicht. Während RightHand Labs Produkte verkauft, können wir bereits schnelle Produkt-Iterationen durchführen.

So gab es beispielsweise zu Beginn unserer Zusammenarbeit mit RightHand Robotics keine Sensoren in den Fingern. Nach Einführung der Sensoren traten bei den ersten Gussteilen ein paar Probleme auf. Bei einem gewissen Prozentsatz der Teile kam es zu einer seitlichen Verschiebung des Drahts im Finger. Der Draht sollte aber auf jeden Fall zentriert sein, daher haben wir das Design für einige der internen Komponenten beim nächsten Fertigungsdurchlauf so verändert, dass der Draht wie vorgesehen in der Mitte gehalten wurde. So läuft es häufig bei uns: wir fertigen 20 Teile an, schauen, was funktioniert und was nicht und wo die Probleme liegen, und können dann Iterationen vornehmen.

Ein Prototyp der ReFlex-Hand neben dem Endprodukt, das 3D-gedruckte Formkerne umfasst und mit 3D-gedruckten Gussformen angefertigt wurde..
Ein Prototyp der ReFlex-Hand neben dem Endprodukt, das 3D-gedruckte Formkerne umfasst und mit 3D-gedruckten Gussformen angefertigt wurde.

Wie passt der 3D-Druck zum Kleinserienfertigungsprozess?

Sarah: Wir möchten alles, was wir bei der Fertigung oder Prüfung unserer Produkte feststellen, unverzüglich in unsere endgültige Produktversion einfließen lassen. Der Form 2 ist wirklich eine ideale Ergänzung dieses agilen Ansatzes, weil er mit dessen Geschwindigkeit mithalten kann. Da wir den 3D-Druck hausintern vornehmen können, sind wir für unser Prototyping nicht auf externe Zeitpläne angewiesen. So schaffen wir es, innerhalb eines Tages von der CAD-Phase bis zur Funktionsprüfung zu gelangen.

RightHand Labs uses Flexible Resin to prototype their product's responsive fingers.

Kat: Früher haben wir viele 3D-Druckaufträge an externe Dienstleister vergeben, weil 3D-Drucker so wahnsinnig teuer sind. Eine kostengünstigere Option für das Prototyping verändert wirklich den gesamten Designprozess, denn man muss das Design nicht endgültig festgelegt haben, bevor man Prototypen anfertigt. So kann man zum Beispiel etwas in SOLIDWORKS konstruieren und dann nach dem Druck feststellen, dass der Maßstab nicht richtig stimmt oder die Ergonomie anders ist als erwartet.

Die Kosten für die Produktentwicklung werden erheblich gesenkt. Daher können jetzt viele Startups überleben, die es früher aus Kostengründen nicht geschafft hätten.

!Sowohl RightHand Labs als auch CLEAR design lab setzen in ihren Produktionsprozessen Form 2 3D-Drucker ein.
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Welche Komponenten drucken Sie im 3D-Verfahren?

Sarah: Wir setzen den Form 2 für das Prototyping von Komponenten der ReFlex-Hand und unsere Industriesysteme ein. Wir verwenden ihn auch für die Anfertigung von Prüfständen, wenn wir verschiedene Komponenten testen müssen. Außerdem kommt er auf der Fertigungsseite zum Einsatz, um Gussformen für die Finger der ReFlex-Hand herzustellen.

Kat: Zur Anfertigung der Finger für RightHand Robotics verwenden wir einen 3D-gedruckten Formkern und verschiedene elektronische Komponenten, die wir in eine Gussform geben und mit Gummi umspritzen. Das Ganze nehmen wir dann heraus, überführen es in eine zweite Gussform und umspritzen den Inhalt erneut. Im Kern des Fingers gibt es einen internen Kanal für einen Draht, der zur Betätigung des Fingers dient. Diesen internen Kern kann man nur im 3D-Druck herstellen. Es gibt wirklich keine andere Möglichkeit.

CLEAR design lab setzt für die Fertigung der Finger einer ReFlex-Hand ein Overmolding-Verfahren ein.
CLEAR design lab setzt für die Fertigung der Finger einer ReFlex-Hand ein Overmolding-Verfahren ein.

Die im SLA-Druck gefertigten Teile gefallen mir wirklich gut, denn sie haben eine sehr schöne Oberflächenbeschaffenheit. Bei der Serienproduktion ist es wichtig, dass die gefertigten Teile ein vollendetes Erscheinungsbild aufweisen.

Das gilt aber auch schon für das Prototyping, denn Sinn und Zweck eines Prototyps ist es ja, eine realistische Vorstellung vom Endprodukt zu vermitteln. Die Teile sehen schon gleich nach dem Druck prima aus und dann schleifen wir sie gewöhnlich noch ab. Die Materialqualität ist hervorragend und sieht wie spritzgegossener Kunststoff aus.

Wie wirkt sich dieser Prozess letztendlich auf den Endanwender aus? Wie beeinflusst er die Branche insgesamt?

Sarah: Wir verbessern die ReFlex-Hand jeden Tag, indem wir neue Konzepte und Funktionen hinzufügen, die von unseren Kunden angefordert werden. Diese Vorserienfertigungsprozesse sind Teil unserer Strategie für die ReFlex-Produkte, weil wir in einem Nischenmarkt agieren und unsere Kunden sehr spezifische Dinge nachfragen, weil sie an sehr spezifischen Forschungsvorhaben arbeiten. Wir wollen gemeinsam mit ihnen an vorderster Front dieser Forschungsbemühungen bleiben. Wenn sich also die Erfordernisse unserer Kunden ändern, können wir unser Produkt entsprechend anpassen.

Ich glaube nicht, dass der Designprozess für die ReFlex-Hand je abgeschlossen sein wird. Solange wir mit Forschern zusammenarbeiten, die ihre Ideen von uns umsetzen lassen möchten, werden wir dafür sorgen, dass sie die benötigten Hardwarelösungen erhalten.

RightHand Labs' ReflexHand grips and lifts a drill.

Kat: Ich glaube, dass für unser Unternehmen die Arbeit an neuer Technologie an erster Stelle steht. Wissen Sie, ich bin nicht wirklich daran interessiert, irgendein Produkt im Stil des Jahres 2016 zu konstruieren. Ich möchte weitaus lieber herausfinden, wie Technologie unser tägliches Leben in der Zukunft beeinflussen wird.

Sarah: Wenn Forscher sich nicht mit der Arbeit an Hardware und dem Design neuer Hardware befassen müssen, können sie die eingesparte Zeit für die Erforschung neuer Fragestellungen und Herausforderungen in der Robotik aufwenden. Je erschwinglicher und kostengünstiger wir unsere Greifer machen können, desto mehr Forschung kann auf neuen, sogar noch spannenderen Gebieten stattfinden.

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