Ein neuartiges Vereinzelungssystem nutzt gezielt Oberflächeneffekte in Flüssigkeiten. Damit lassen sich empfindliche Mikrobauteile automatisiert vereinzeln, aber auch sortieren und zuführen. Das System ist zur Industriereife entwickelt.
Wenn Bauteile immer kleiner werden, stoßen konventionelle Vibrationsförderer an ihre Grenzen. Doch gerade in der Mikrosystem- und Feinwerktechnik, Mikroelektronik, Medizintechnik und Uhrenindustrie, wo viele kleine Teile zu verarbeiten sind, soll vermehrt automatisiert gefertigt werden.
Für diese Anwendungen haben Forscher am Stuttgarter Fraunhofer IPA zusammen mit Industriepartnern ein neues flüssigkeitsbasierendes Vereinzelungssystem entwickelt: Das IPA Fluid-Sorting kann kleinste Teile – die mit Abmessungen unterhalb 500 μm mit bloßem Auge kaum noch zu erkennen sind – kontaminations- und beschädigungsfrei vereinzeln, sortieren und zuführen. Das funktioniert selbst dann, wenn diese Teile haftende Oberflächen aufweisen und sensibel auf mechanische Einflüsse reagieren.
Das System nutzt den Effekt, dass kleine und leichte Komponenten auf der Oberfläche eines definiert geformten Flüssigkeitsdepots aufliegen und sich aufgrund der Oberflächenkräfte selbst ausrichten. Für innovative Positionierlösungen haben die Stuttgarter Ingenieure diesen Effekt schon seit längerem eingesetzt. Um die Teile zu vereinzeln und zuzuführen, werden nun gekrümmte Oberflächen verwendet, auf denen die Teile – dem Gesetz der Schwerkraft folgend– nach unten abgleiten. Am Rand der Flüssigkeit treffen sie auf eine wechselbare Anschlagskante, wo sie sich aufreihen. Weist die Kante spezielle Ablagetaschen auf, können die Teile darin angeordnet werden.
Sobald die Flüssigkeit abgesaugt ist, lassen sich die geordneten Teile gezielt und direkt entnehmen, beispielsweise mit einem Pick-and-Place-System. Sollen sie weiter transportiert oder für die Lagerung magaziniert werden, kann die Sortierkante auch als entnehmbares Magazin gestaltet sein.
Ist kontinuierliche Teilezuführung erforderlich, lässt sich das System um einen Kanal erweitern, in dem eine Strömung die Teile weitertransportiert. Prozessstufen für die Trocknung der einsortierten Teile im Luftstrom sind ebenfalls realisierbar. Mit Reinstwasser können die Teile auch von Rückständen gereinigt werden.
Das neue System ist nicht als Alternative zu bestehenden Lösungen konzipiert, sondern soll dort eingesetzt werden, wo bisherige Verfahren wegen der geringen Größe der Teile nicht mehr verwendbar sind. Mehrere Unternehmen haben bereits Interesse an dem neuen System angemeldet, das in anderthalbjähriger Forschungsarbeit zur Industriereife entwickelt wurde. Für die Zukunft haben sich die Fraunhofer-Experten das Ziel gesetzt, ein aus Grundmodulen und verschiedenen Erweiterungsmöglichkeiten bestehendes Baukasten-System zu schaffen, das sich an eine Vielzahl möglicher Anwendungen effizient und zügig anpassen lässt.
Weitere Informationen Das System wird vom 3. bis 6. Juni in München auf der Messe Automatica in der Halle A4 (Stand 530) zu sehen sein. www.ipa.fraunhofer.de
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