3D-печать специальных захватов топливных форсунок для робота Pick and Place

STS Technical Group со штаб-квартирой в Висконсине работает уже почти 40 лет, работая с клиентами по вопросам кадрового обеспечения и технического проектирования. и инженерные задачи. В кадровых центрах США более 250 сотрудников, компания выросла и адаптировалась к постоянно меняющимся условиям производственных технологий, предлагая новые и инновационные услуги по мере их появления.

STS использует технологию 3D-печати Formlabs из-за разнообразия материалов, которые подходят для широкого использования в производственной среде, возможности изготавливать медицинские 3D-печатные компоненты и высокого качества печатных компонентов.

В этом тематическом исследовании директор технических служб STS Technical Group Бенджамин Херд проведет вас через разработку специальных захватов для перемещения и позиционирования топливных форсунок в производственной среде, подчеркнув преимущества 3D-печати компонента по сравнению с его производством традиционными методами производства, такими как литье. и механическая обработка. Херд также объяснит, почему возможности захвата, напечатанного на 3D-принтере, намного превосходят возможности предыдущих захватов, производимых традиционным способом.

Как выбрать производственный процесс для определенных компонентов

Для производства конкретного компонента необходимо учитывать многие производственные процессы в процессе разработки, такие как литье, изготовление, механическая обработка и процессы 3D-печати, такие как моделирование методом наплавления (FDM) или стереолитография (SLA).

Некоторые преимущества 3D-печати для изготовления компонентов:

• Больше деталей, чем литье и / или механическая обработка. Толщина печатного слоя может достигать 25 микрон.

• Когда дело касается высокодетализированных проектов, более рентабельно, чем литье, изготовление или механическая обработка.

• Значительно меньшее время выполнения заказа и производства по сравнению с литьем, изготовлением или механической обработкой.

• После печати не требуется механическая обработка, поэтому нет необходимости в дорогостоящем обрабатывающем оборудовании, требующем квалифицированного труда и утомительной настройки.

• Широкий выбор прочных и легких материалов.

• Дизайны, созданные с помощью программного обеспечения САПР, могут быть сохранены и повторно использованы по мере необходимости для замены, нет необходимости в инвентаризации.

• Элементы, напечатанные на 3D-принтере, могут быть более совместимы с установкой за счет стратегического включения дополнительного материала для усиления опор и таких функций для установки, как отверстия для винтов / болтов и полости с шестигранной головкой.

• Если полимерная деталь, напечатанная на 3D-принтере SLA, подвергнется серьезному удару во время работы, она, скорее всего, сломается, тогда как металлические детали будут изгибаться за пределами допуска и по-прежнему будут производить детали, не соответствующие техническим характеристикам.

• Снижение затрат на замену и сокращение сроков поставки сломанных компонентов и запасных частей.

• Отпечатанные детали имеют эстетичный вид, их можно покрасить или покрыть желаемым покрытием.

• Предлагает альтернативу материалам, которые не подходят для механической обработки, поскольку они плавятся, скалываются или трескаются во время процесса.

• Снижение затрат на доставку за счет меньшего веса и меньшего количества упаковочного материала.

При выборе компонентов отливки, изготовления, механической обработки или 3D-печати сначала учитывайте долговечность, которой должна обладать деталь. В то время как металлические детали, изготовленные с помощью традиционных процессов, действительно обладают более высокой прочностью, долговечностью и износостойкостью, многие компоненты предъявляют требования, которые могут быть легко удовлетворены с помощью 3D-печати с использованием специальных конструкционных материалов.

При выборе необходимо также учитывать рабочую среду, чтобы материал мог выдерживать температуру, уровень влажности или присутствие коррозионных веществ. 3D-печать больших компонентов может быть проблемой, но широкоформатные 3D-принтеры, такие как Form 3L, могут удовлетворить более крупные запросы на печать.

Белая бумага

Введение в 3D-печать с настольной стереолитографией (SLA)

Ищете 3D-принтер для создания 3D-моделей в высоком разрешении? Загрузите наш технический документ, чтобы узнать, как работает SLA-печать и почему это самый популярный процесс 3D-печати для создания моделей с невероятной детализацией.

Загрузить информационный документ

Разработка и 3D-печать специальных захватов топливных форсунок

При разработке захватов для операций захвата и размещения учитывается множество факторов. Материалы, используемые в выбранном компоненте и захвате, прочность захвата, геометрия выбранного компонента, радиальные кулачки в сравнении с линейным движением кулачков, окружающие зазоры и требуемые допуски на расположение захвата и места.

Материал пальца захвата обычно выбирается таким образом, чтобы он был значительно прочнее и тверже, чем выбранная деталь, чтобы гарантировать, что руки не будут изнашиваться после тысяч или даже миллионов циклов. Типичным материалом для захвата является закаленная сталь, которая может вызвать образование повреждений на более мягких поверхностях захваченных деталей. Когда отделка нежная, к захватам добавляются покрытия или обувь. Кроме того, когда детали перемещаются в нужное положение для выполнения дополнительной машинной работы с элементом, плохой контакт с захватом может привести к неправильному смещению детали и возникновению дефектов механической обработки.

Стандартные захваты, которые изначально устанавливались на пневматический цилиндр.

Как правило, губки захвата имеют V-образную форму для захваченных предметов, которые имеют цилиндрическую форму или не плоские края. Эта форма обеспечивает надежный контакт с выбранной деталью в двух точках с каждой стороны при мягком касательном контакте. Что еще более важно, это простой и экономичный дизайн, который можно масштабировать для любого количества процессов.

К недостаткам этой конструкции относятся концентрации усилий, которые создают нагрузку как на захват, так и на предмет, что приводит к изолированному износу захвата. Кроме того, V-образные захваты могут позиционировать элемент только абстрактно, что приводит к необходимости во вторичном механизме позиционирования для дополнительных производственных процессов.

Выбирая 3D-печать для изготовления захватов, возможности дизайна значительно расширяются, и становится возможным создание захватов, которые распределяют усилие по большей площади контакта.

В нашем примере мы использовали лазерный 3D-сканер Creaform и программное обеспечение для моделирования VX Elements, чтобы получить виртуальное 3D-сканирование топливной форсунки, чтобы облегчить проектирование захватов. В результате сканирования получилось изображение со сложными деталями, вместо того чтобы утомительно измерять каждый зазор, цилиндр и отверстие в топливной форсунке. Отсканированное изображение затем можно импортировать в программное обеспечение 3D CAD для создания чрезвычайно подробного проекта с использованием функции пресс-формы в программном обеспечении.

Топливная форсунка (вверху) была отсканирована в 3D для создания модели (внизу), которую можно было использовать для создания специальных захватов.

Наша новая детализированная конструкция радиального захвата устанавливается на поворотные рычаги, прикрепленные к поршню пневматического цилиндра.

Новый захват был разработан и изготовлен на 3D-принтере Formlabs Form 3 SLA. Formlabs предлагает несколько материалов для быстрого прототипирования, например Draft Resin для быстрых прототипов. В нашем случае для разработки первоначального прототипа дизайна использовалась смола Standard Black Resin. Обе половины захвата могут быть напечатаны на Форме 3 за одну сборку. Материалы можно легко менять, что ускоряет получение конечного продукта от первоначальной идеи.

Для производства компонента конечного использования требовался более прочный материал для поддержания производственной среды. В результате для изготовления последних захватов была использована смола Rigid 4000 Resin. Этот чрезвычайно жесткий стеклонаполненный полимерный материал обеспечивает высокую прочность, жесткость и привлекательный внешний вид печатных деталей.

Белая бумага

3D-сканирование для обратного проектирования, восстановления и метрологии

Рабочие процессы 3D-сканирования и печати можно применять для репликации и восстановления, обратного проектирования, метрологии и многого другого. Загрузите наш технический документ или посмотрите наш веб-семинар, чтобы узнать, как начать использовать эти технологии для совершенствования собственных рабочих процессов проектирования.

Загрузить информационный документ

Результаты

Процесс проектирования и 3D-печати нестандартных захватов прошел успешно, и они работают, как и ожидалось. Захваты, напечатанные на 3D-принтере, по своим возможностям намного превосходят предыдущие.

Пневмоцилиндр в сборе; в комплекте с захватами, напечатанными на 3D-принтере, для крепления топливной форсунки.

Преимущества захвата, напечатанного на 3D-принтере, следующие:

• Большая площадь поверхности для захвата топливной форсунки, что приводит к появлению областей с меньшим сосредоточением усилий, которые могут повредить или поцарапать топливную форсунку и привести к износу захвата. Даже если захват будет выдерживать износ, уникальная полностью охватывающая конструкция захвата все равно позволит захвату работать на желаемом уровне.

• С захватами, работающими в радиальном захватном движении, зазор на внутренних краях захватов может быть включен в конструкцию вместо механической обработки. Это устраняет квадратные края в полости для захвата и обеспечивает равномерный захват и полное высвобождение топливной форсунки.

• Детализированные губки захвата выравнивают и ориентируют топливную форсунку в желаемое положение, уменьшая количество дополнительного оборудования и производственных станций, необходимых для ориентации выбранных деталей.

• Благодаря полностью охватывающей конструкции захвата для захвата топливной форсунки требуется меньшее давление в захвате, что привело к снижению требований к пневматическому или гидравлическому давлению для погрузочно-разгрузочного оборудования.

• Захваты разработаны таким образом, чтобы исключить структуру тонких компонентов и обеспечить уникальную конструкцию, максимизирующую прочность материала смолы, при этом они включают в себя шестигранную полость, которая охватывает шестигранную гайку в узле, чтобы упростить установку.

• Сериализация или маркировка печатного компонента SLA достигается в процессе печати, что исключает процессы штамповки или травления.

Заключение

Formlabs Form 3, оснащенная широким спектром материалов для печати, представляет собой исключительную альтернативу традиционным производственным процессам для изготовления нестандартных компонентов, таких как вспомогательные средства производства.

Печатные компоненты обладают достаточной долговечностью, стоят гораздо меньше для более детального дизайна и могут быть изготовлены и внедрены в кратчайшие сроки. Будущее автоматизированного производства будет состоять из продуктов с высокой степенью детализации, разработанных с помощью программного обеспечения САПР и напечатанных на 3D-принтере с использованием различных материалов.

Используя 3D-принтеры Formlabs и программное обеспечение САПР, STS Technical Group может проектировать и проектировать нестандартные компоненты с высокой детализацией для своих клиентов.