Слияние 3D-печати и робототехники: пионерские решения для умных фабрик

Интеграция 3D-печати с промышленными роботами становится мощной стратегией для следующего поколения производства.

Две основные силы движут этот тренд: необходимость производить крупные высокоточные детали аддитивно, и возможность встраивать 3D-печать в полностью автоматизированные цифровые производственные линии. По мере движения индустрии к цифровизации роботизированное аддитивное производство выделяется как ключевой фактор умных фабрик.

Как робототехника и 3D-печать работают вместе

Синергия может быть достигнута двумя основными способами:

• Роботизированные манипуляторы, оснащенные головками депозиции материала. Stratasys продемонстрировала этот подход с Robotic Composite 3D Demonstrator на IMTS 2016. Система сочетала головку FDM-экструзии с 8-осевым промышленным роботом, производя более крупные, легкие и точные термопластиковые детали.
• Интегрированные решения, где роботы ассистируют процессу печати. Промышленный робот Voodoo Manufacturing автоматизирует ручную задачу смены строительных платформ, повышая продуктивность цеха. Methods 3D продемонстрировала роботов Fanuc для мытья, отверждения и финишинга напечатанных деталей на том же мероприятии.

Ключевые преимущества роботизированного аддитивного производства

Крупные, сложные детали

Роботы предлагают высокую повторяемость и многолетнюю свободу, в то время как 3D-печать отлично создает сложные геометрии быстро и экономично. Вместе они позволяют производство по-настоящему крупномасштабных объектов.

Свободное формирование

Многоосевой роботизированный манипулятор может печатать под разными углами, устраняя необходимость в поддерживающих структурах. Нависающие элементы становятся возможными за счет реориентации строительной платформы, расширяя дизайнерские возможности.

Снижение материальных отходов

Материал депонируется только там, где нужен, делая роботизированную 3D-печать устойчивым производственным подходом, сохраняющим ресурсы.

Хотя всё еще зачаточное, рынок роботизированного аддитивного производства охватывает множество секторов. Например, система Robotic Additive Manufacturing (RAM) Viridis3D, разработанная с EnvisionTEC, использует binder-jetting технологию на роботе ABB для построения песочных деталей. Hazleton Casting Company приписывает RAM революционизацию производства кастомных песочных сердечников.

Реальные кейсы

Строительство получит значительную выгоду. Французский стартап XtreeE оснащает робота ABB бетонным экструдером, печатая структуры до 14 м высотой. Их портфель включает фасадные панели, колонны, скамейки и павильоны, все спроектированные со свободой роботизированного движения.

Металлическое аддитивное производство также видит роботизированную интеграцию. MX3D Metal сочетает промышленный робот с сварочным блоком для производства крупных свободных металлических конструкций. Их 12-метровый стальной мост, изготовленный в прошлом году, примеряет эту способность.

Лондонская Ai Build разрабатывает ИИ-управляемые роботизированные головы (AiMaker), которые крепятся к любому робо-манипулятору, позволяя крупномасштабную архитектурную печать из пластика. ИИ и компьютерное зрение мониторят процесс, детектируя проблемы в реальном времени.

Взгляд вперед

Интеллектуальные роботы в паре с аддитивными машинами и ИИ открывают новые пути, такие как автоматизированный ремонт. Swinburne University of Technology в партнерстве с Innovative Manufacturing Cooperative Research Centre и Tradiebot Industries разрабатывает «Repair Bot» для 3D-печати и сборки заменяющих пластиковых автозапчастей с использованием 3D-сканирования.

В конечном счете, слияние робототехники и 3D-печати не только делает возможными крупномасштабные детали, но и бесшовно интегрирует аддитивное производство в обычное автоматизированное производство. Эта интеграция раскроет полный потенциал умного производства для будущего.