Roboter-Design MIKA: Die vollständig 3D-druckbare Forschungsplattform

Die Herausforderung: Ein High-Tech-Roboter aus dem schuleigenen MakerSpace

• Die Vision für den FH Campus Hagenberg war ambitioniert: Es sollte ein autonomes Robotersystem entstehen, das nicht nur modular ist, sondern dessen Gehäuse und Struktur von den Studierenden zu 100 % selbst im Lab reproduziert, repariert und modifiziert werden kann.

• Für uns bedeutete das eine komplexe Engineering-Aufgabe: Wie gestaltet man ein hochpräzises Gehäusedesign für High-Tech-Komponenten (AGV MiR 250 und UR5-Roboterarm), das vollständig auf herkömmlichen Desktop-3D-Druckern fertigbar ist, ohne billig zu wirken?

Die Lösung: Konstruktion optimiert für additives Manufacturing (FDM)

Statt auf teure Spritzgusswerkzeuge oder industrielle CNC-Frästeile zu setzen, haben wir die gesamte Verkleidung und das Tragsystem konsequent für den FDM-3D-Druck (Fused Deposition Modeling) ausgelegt.

• Vollständig 3D-druckbares Gehäusedesign: Alle großformatigen Gehäuseteile wurden als intelligente „Split-Parts“ konstruiert. Sie sind so segmentiert, dass sie auf den Standard-Druckbetten der FH-Labore problemlos Platz finden und nahtlos zusammengesetzt werden können.

• Vermeidung typischer 3D-Druck-Konstruktionsfehler: Bei der additiven Fertigung großer Bauteile kommt es oft zu massivem Verzug (Warping) oder Schwachstellen an den Belastungsgrenzen. Durch gezielte Materialwaben im Inneren, optimierte Wandstärken und die Vermeidung kritischer Überhänge haben wir diese klassischen Fehlerquellen im Gehäusedesign von vornherein konstruktiv eliminiert.

• Standardisierte Open-Source-Schnittstellen: MIKA verfügt über clevere, integrierte Klick- und Schraubverbindungen. Studierende können so eigene Funktionsmodule im CAD zeichnen, drucken und direkt mechanisch wie elektronisch mit dem Roboter koppeln.

Funktionale Details für den Campus-Einsatz

• Das „Robo Face“: Das markante Kopf-Modul kombiniert die Aufnahme für Touchscreen, Kamera und Mikrofone mit einer sympathischen Formsprache, die im 3D-Druck ein perfektes Oberflächenfinish ohne aufwendige Nachbearbeitung ermöglicht.

• Integriertes Thermomanagement: Um Hitzestaus im Inneren der Module – ein häufiges Problem bei geschlossenen Kunststoff-Gehäusen – zu verhindern, wurden strömungsoptimierte Lüftungsschlitze direkt in die Druckdaten integriert. Sie sorgen für einen konstanten Airflow des Roboter-Controllers.