Революция роботизированных захватов с 3D-печатью: инсайты и индустриальные успехи

[Кредит изображения: Schmalz]

3D-печать — краеугольный камень современной промышленной робототехники, предлагающий беспрецедентную свободу дизайна, стоимостную эффективность и быстрый turnaround для кастомных захватов и эндеффекторов.

В эре, где кастомизация становится нормой в автоматизации, аддитивное производство доставляет адаптированные захваты без больших предварительных затрат на формы или ЧПУ-обработку.

Ниже мы изучаем ключевые преимущества 3D-напечатанных захватов и демонстрируем, как ведущие компании используют эту технологию для создания передовых, быстрых и дешёвых решений.

Изучите другие применения 3D-печати в нашей серии:

• 3D-печать для теплообменников
• 3D-печать для подшипников
• 3D-печать для веломастерства
• 3D-печать для цифровой стоматологии и производства аллайнеров
• 3D-печать для медицинских имплантов
• 3D-напечатанные ракеты и будущее космического производства
• 3D-печать для производства обуви
• 3D-печать для электронных компонентов
• 3D-печать в ж/д отрасли
• 3D-напечатанные очки
• 3D-печать для производства конечных деталей
• 3D-печать для креплений
• 3D-печать для турбинных деталей
• Как 3D-печать обеспечивает лучше работающие гидравлические компоненты
• Как 3D-печать поддерживает инновации в ядерной энергетике
• 3D-печать для авиасалонов

Эволюция роботизированных захватов через аддитивное производство

По мере пролиферации робототехники через авто, электронику и пищевую переработку, захваты должны эволюционировать для новых требований производительности. Они становятся легче, кастом-инженерными и безопаснее — способности, с которыми традиционное производство борется в масштабе.

Конвенциональные методы вроде литья под давлением или обработки дороги для малых серий с высокой кастомизацией. Гибкость и скорость аддитивного производства закрывают этот разрыв, обеспечивая быструю итерацию и стоимостно-эффективное производство.

Ключевые преимущества 3D-напечатанных захватов

Облегчение

Меньшие роботы требуют меньшие, легче захваты для сохранения ловкости. 3D-печать позволяет дизайнерам создавать сложные геометрии с минимальным материалом и включением лёгких композитов вроде углеродного волокна, снижая вес при сохранении — или даже улучшении — грузоподъёмности.

Меньшая масса переводится в более быстрые движения робота и более короткие циклы, напрямую бустя throughput.

Кастомизация

High-mix, low-volume производство требует беспоких решений захватов. 3D-печать устраняет необходимость в дорогой оснастке, позволяя компаниям производить уникальные дизайны по запросу и за долю стоимости.

Консолидация деталей

Традиционные захваты часто состоят из десятков деталей. Аддитивное производство может консолидировать их в единый компонент, сокращая время производства, уменьшая шаги сборки и снижая сложность инвентаря.

Повышенная безопасность

Коллаборативные роботы (коботы) требуют захваты, безопасные вокруг людей. Свобода дизайна 3D-печати позволяет скруглённые корпуса без острых краёв, а быстрый прототипинг облегчает итеративное тестирование безопасности без дорогих изменений оснастки.

Кейсы: 3D-печать в действии

1. На 86% легче, на 50% дешевле захват

Kuhn-Stoff GmbH & Co KG достигла 86% снижения веса и 50% экономии стоимости для бронхиального захвата, используемого Wittmann Robot Systeme GmbH, переключившись с много-компонентной алюминиевой сборки на единую нейлоновую деталь, произведённую Powder Bed Fusion (PBF).

Редизайн сократил количество компонентов с 21 до 2, интегрировал пневматические каналы прямо в базовую плату и выдержал 5 млн циклов без отказа.

2. Упрощение автозахватов с Multi-Jet Fusion

IAM 3D Hub использовал HP Multi-Jet Fusion для снижения количества деталей на 80%, упрощения механизма зацепления и сокращения времени установки на 40% для автозахватов производственных линий.

3. Schmalz: быстрые кастомные вакуумные захваты

Schmalz партнёрствовала с Trinckle 3D для разработки приложения, конфигурирующего кастомные вакуумные захваты за ~10 минут, без необходимости CAD-экспертизы. 3D-печать превращает эти дизайны в лёгкие, надёжные единицы, поднимающие до 10 кг.

4. Ускорение смены упаковочных линий

Carecos Kosmetic GmbH сталкивалась с длительными лид-таймами для алюминиевых захватов до €10 000 за штуку. Переход на материал-экструзионную 3D-печать дал новый захват за 12 часов, сэкономив 85% стоимости и 70% производственного времени, выдав пластиковую деталь в 7 раз легче.

5. Мягкие роботизированные захваты для приложений нового поколения

ACEO, дивизион Wacker Chemie AG, пионерствовал процесс 3D-печати силикона drop-on-demand, полимеризующий УФ-чувствительные капли слой за слоем. Технология позволила Formhand быстро и дешево прототипировать универсальные мягкие захваты.

Мягкие захваты открывают двери к микрозахватам, мультиматериальным дизайнам, с будущими применениями от обслуживания реактивных двигателей до минимально инвазивной хирургии.

Будущее: 3D-печать как катализатор передовых дизайнов захватов

По мере сдвига производственных трендов к цифровым, умным и гибким, 3D-печать останется наиболее эффективным путём к созданию деxtrous, лёгких и кастомных захватов. Технология не только снижает стоимость и лид-тайм, но и улучшает робототехническую производительность за счёт снижения общей массы системы.

Продолжающие инновации в материалах, скорости процессов и интеграции с цифровыми инструментами дизайна дальше расширят возможности для роботизированных решений захватов.