Обзор приложений:3D-печать для роботизированных захватов

[Изображение предоставлено:Schmalz]

3D-печать - одна из центральных технологий, расширяющих возможности промышленной робототехники. Это обеспечивает большую свободу проектирования, более низкую стоимость и более короткие сроки изготовления специальных захватов и концевых эффекторов для робототехнических приложений.

А поскольку индивидуализация является новой нормой в робототехнике и автоматизации, 3D-печать обеспечивает решение для рентабельных захватов по индивидуальному заказу без огромных вложений в пресс-формы или станки с ЧПУ.

Ниже , мы подробно рассмотрим преимущества 3D-печати для захватов и то, как разные компании используют эту технологию для создания усовершенствованных конструкций захватов и достижения более быстрого и дешевого производства.

Взгляните на другие рассматриваемые приложения в этой серии:

3D-печать теплообменников

3D-печать подшипников

3D-печать для производства велосипедов

3D-печать для цифровой стоматологии и производства прозрачных элайнеров

3D-печать медицинских имплантатов

3D-печатные ракеты и будущее производства космических аппаратов

3D-печать для производства обуви

3D-печать электронных компонентов

3D-печать в железнодорожной отрасли

Очки с 3D-печатью

3D-печать для производства готовой продукции

3D-печать для скоб

3D-печать деталей турбин

Как 3D-печать делает гидравлические компоненты более производительными

Как 3D-печать поддерживает инновации в атомной энергетике

3D-печать для салонов самолетов

3D-печать и эволюция роботизированных захватов

С ростом использования роботов в производстве роботизированные захваты - по сути, манипуляторы - развиваются для удовлетворения потребностей передовых приложений в автомобильной, электронной и пищевой промышленности.

Эта эволюция привела к разработке более легких специализированных роботизированных захватов с повышенной грузоподъемностью и функциями безопасности.

Однако удовлетворение потребностей современных захватных устройств становится все более сложной задачей для традиционных производственных технологий. Из-за экономии на масштабе традиционное производство может быть слишком дорогим, когда компании требуется лишь небольшая партия захватов.

Кроме того, изготовление захватов по индивидуальному заказу оказывается трудным и дорогостоящим с помощью традиционных технологий, таких как литье под давлением.

3D-печать, благодаря своей гибкости и скорости, открывает новые возможности для производства захватов.

Преимущества захватов, напечатанных на 3D-принтере

Облегчение

По мере того, как роботы становятся все меньше, разработка меньших и легких захватов для установки на таких роботов стала приоритетом для многих производителей. Один из способов, которым может помочь 3D-печать, - это производство захватов, которые могут делать больше при меньшем весе.

С помощью 3D-печати производители могут создавать новые формы и геометрии, которые требуют меньше материала и могут использовать легкие материалы, такие как углеродное волокно, для дальнейшего снижения веса захвата.

Хотя 3D-печать позволяет снизить вес, она также позволяет создавать захваты с такой же или большей грузоподъемностью. Меньший вес в сочетании с улучшенной грузоподъемностью означает более быстрые движения робота и более короткое время цикла, что является ключевой задачей пользователей робототехники.

Настройка

Современные роботы все чаще используются для повышения эффективности в средах с большим количеством микшеров и небольшими объемами, где существует высокий уровень настройки. Часто на рынке отсутствуют подходящие стандартные решения, поэтому для многих приложений роботизированные захваты должны разрабатываться индивидуально.

3D-печать - идеальная технология для настройки роботизированных захватов. Компаниям не нужно вкладывать средства в дорогостоящие специальные инструменты - вместо этого они могут создавать индивидуальные проекты и производить их прямо на 3D-принтере. Это также означает, что 3D-печать специальных захватов более экономична, поскольку не требует дополнительных затрат на инструменты.

Объединение деталей

3D-печать позволяет изготавливать захваты, которые ранее состояли из нескольких частей, как один компонент. Эта способность объединять несколько частей в одну приводит к более дешевому и быстрому производству, а также означает, что нужно собирать меньше отдельных частей.

Безопасность

Безопасность роботизированных захватов - еще один элемент, который можно улучшить с помощью 3D-печати. Поскольку коллаборативные роботы становятся все более популярными, очень важно разрабатывать роботизированные захваты, которые можно было бы безопасно использовать вместе с людьми.

Гибкость конструкции, обеспечиваемая 3D-печатью, позволяет легко сконструировать закругленный корпус для захватов без острых углов, что может быть затруднительно для обычных процессов. Кроме того, это позволяет инженерам быстро и недорого тестировать несколько конструкций, чтобы гарантировать максимальную безопасность захвата.

5 примеров 3D-печати роботизированных захватов

1. Захват на 86% легче

Одно дело описывать преимущества захватов, напечатанных на 3D-принтере, а совсем другое - исследовать, как эта технология используется в реальных приложениях. Например, специалист по 3D-печати Kuhn-Stoff GmbH &Co KG доказал, что 3D-печать может снизить вес захвата на 86 процентов, а производственные затраты - до 50 процентов.

Компания использовала технологию полимера Powder Bed Fusion (PBF) для производства легкого, но прочного бронхиального захвата для Wittmann Robot Systeme GmbH. Технология PBF использует лазер для плавления и сплавления слоев полимерного порошка для создания объекта.

Захват ранее был изготовлен из алюминия, резиновых трубок и множества соединительных элементов, что приводило к высоким производственным затратам. Модернизировав захват для 3D-печати, команда Kuhn-Stoff смогла сократить количество компонентов с 21 до 2 и напечатать их на 3D-принтере из нейлонового материала.

Меньшее количество компонентов означает, что для производства требуется меньше материалов, что делает 3D-печать более быстрым и дешевым процессом.

К этим преимуществам можно добавить возможность интеграции пневматических каналов и соединителей в основание.

Захват, напечатанный на 3D-принтере, также оказался долговечным. Kuhn-Stoff сообщает, что он был протестирован в течение пяти миллионов циклов, при этом не было обнаружено никаких отказов или дефектов.

2. IAM 3D Hub 3D печатает роботизированный захват для автомобильного производства

Другой пример, иллюстрирующий гибкость 3D-печати, - это испанский центр цифровых инноваций IAM 3D Hub, который использовал эту технологию для улучшения функциональности захватов.

Обычные захваты представляют собой чрезвычайно сложные системы, состоящие из большого количества компонентов. Это может привести к более высоким затратам на приобретение, а также к увеличению риска сбоя из-за необходимости дополнительного обслуживания и постоянной постоянной корректировки.

Вот почему IAM 3D Hub решил сократить это сложность за счет 3D-печати.

Аддитивное производство захватов с использованием технологии HP Multi Jet Fusion помогло команде IAM 3D Hub сократить количество деталей в каждом захвате, включая трубопроводы, соединители, магниты и другие элементы, более чем на 80 процентов, одновременно уменьшив необходимое пространство. для работы системы.

За счет изменения конструкции сцепного механизма новый захват также способствует более быстрому соединению с роботом, сокращая процесс и время установки на 40%.

3. Schmalz настраивает захваты с помощью 3D-печати и программного обеспечения

Немецкая компания Schmalz начала свою деятельность в мире вакуума и захватных технологий более 30 лет назад. На своем пути к лидерству в отрасли компания внедрила 3D-печать для разработки продуктов и мелкосерийного производства.

Команда Schmalz поняла, что по мере того, как автоматизация все больше влияет на производственную среду, новые и уникальные приложения для перемещения требуют новых индивидуальных захватных устройств. В результате универсальный захват не может полностью соответствовать требованиям различных приложений автоматизации.

Эта реализация привела к разработке системы, которая позволяет быстро и легко создавать индивидуальные захваты. Благодаря партнерству с компанией-разработчиком программного обеспечения Trinckle 3D, Schmalz разработала приложение, которое позволяет своим клиентам настраивать вакуумные захваты.

Как сообщается, полная настройка захвата для конкретного случая использования занимает около 10 минут и не требует каких-либо знаний в классическом программном обеспечении САПР или 3D-печати.

Технология 3D-печати - это ключ к экономичному и быстрому производству дизайнов, созданных с помощью приложения Schmalz. Например, новые захваты уменьшают помехи при манипулировании за счет включения направления воздуха в конструкцию захвата.

Таким образом, Schmalz производит легкие, прочные и, что еще более важно, индивидуальные захваты в короткие сроки. Решение Schmalz, прикрепленное к легким роботам и коботам, может выдерживать грузы весом до 10 кг.

4. Захват, напечатанный на 3D-принтере, ускоряет переналадку упаковочной линии

Линии упаковки должны быть гибкими, особенно при частой смене продукта. Однако зачастую легче сказать, чем сделать, чтобы добиться такой гибкости. В некоторых случаях процесс смены продукта может занять несколько дней, пока не будет изготовлен новый подходящий захват.

Carecos Kosmetic GmbH - одна из компаний, которая столкнулась с этой проблемой и нашла решение в 3D-печати.

Во время переналадки компании потребовались новые захваты для упаковочных машин, которые могли бы захватывать крышки и навинчивать их на банки. Традиционно компания производила захваты из алюминия, которые стоили до 10 000 евро за деталь и занимали около шести недель на изготовление.

Учитывая такое долгое время выполнения заказа, компания искала альтернативное решение, которое позволило бы производить захваты быстрее.

Компания Carecos Kosmetic обратилась к 3D-печати методом экструзии материалов и смогла изготовить захват за 12 часов. Компания также сэкономила до 85% стоимости и 70% производственного времени за счет перехода на полимерную 3D-печать. В качестве дополнительного бонуса напечатанные пластиковые захваты также в семь раз легче металлических.

5. 3D-печать мягких роботизированных захватов

Мягкая робототехника - это область робототехники, в которой используются гибкие материалы, такие как ТПУ и силикон, для создания легких и эластичных захватов.

Для мягких роботизированных захватов 3D-печать обеспечивает уникальное сочетание свободы дизайна, мягких материалов и небольших серий. Одна компания, которая накопила опыт в этой области, - это ACEO, подразделение немецкого химического гиганта Wacker Chemie AG.

Компания ACEO разработала силиконовую технологию 3D-печати, в которой используется технология «капли по требованию», аналогичная струйной 3D-печати. Процесс начинается с нанесения капель материала в виде единого слоя, который затем отверждается ультрафиолетовым светом. Затем наносится следующий слой капель силикона, и УФ-свет связывает его с предыдущим. Процесс повторяется, пока объект не будет готов.

Немецкий стартап Formhand разработал универсальный захват для многоцелевого применения в различных отраслях промышленности, используя силиконовую 3D-печать ACEO. Команда использовала услуги ACEO для создания прототипов нескольких конструкций захватов. Благодаря этой технологии они смогли быстро и с низкими затратами создавать собственные компоненты.

Если смотреть шире, 3D-печать мягких роботизированных захватов открывает путь к миниатюризации захватов и созданию конструкций из разных материалов. В будущем такие системы можно будет использовать при обслуживании реактивных двигателей и малоинвазивной хирургии.

Вывод роботизированных захватов на новый уровень с помощью 3D-печати

Поскольку потребность в более универсальных роботизированных захватах растет, 3D-печать предлагает решение, которое обеспечивает гибкие, легкие и индивидуальные захваты. Такие захваты дешевле и быстрее изготавливать, что дает производителям больше возможностей экспериментировать с конструкциями и интегрировать дополнительные функции.

Важно отметить, что захваты, напечатанные на 3D-принтере, повышают ценность всей роботизированной системы, помогая делать роботов легче и меньше.

Эволюция роботизированной технологии захвата, несомненно, будет продолжаться, учитывая последние тенденции интеллектуального производства с цифровым управлением, и 3D-печать станет основным методом вывода конструкции захватов на новый уровень.