增材制造俗稱3D打印，它綜合了計(jì)算機(jī)的圖形處理、數(shù)字化信息和控制、激光技術(shù)、機(jī)電技術(shù)和材料技術(shù)等多項(xiàng)高技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，增材制造技術(shù)具有生產(chǎn)柔性廣、材料利用率高、研發(fā)周期短等特點(diǎn),近些年得到了飛速發(fā)展。目前3D打印應(yīng)用最廣的還是制造業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域。德國汽車供應(yīng)商?？耸氛谝苿?dòng)機(jī)器人領(lǐng)域開展創(chuàng)新的試點(diǎn)項(xiàng)目，將增材制造的自動(dòng)化程度提升到新水平。
挑戰(zhàn)
靈活處理小批量生產(chǎn)
裕克施樂公司總部位于德國紐倫堡，主要為汽車、醫(yī)療、體育用品等行業(yè)的客戶提供服務(wù)，被視為塑料技術(shù)領(lǐng)域開創(chuàng)性和創(chuàng)新解決方案的高科技制造企業(yè)。裕克施樂的關(guān)鍵技術(shù)之一是增材制造，它是該領(lǐng)域的先鋒。該公司在德國和中國的兩個(gè)工廠擁有大約150臺(tái)使用液體和粉末工藝的打印機(jī)，用于生產(chǎn)各種運(yùn)動(dòng)和生活用品。
裕克施樂在零件3D打印上成功的因素是其多階段后處理的突破。近年來在零件增材生產(chǎn)的后處理方面取得了全面的專業(yè)技術(shù)，成為少數(shù)能夠在全球范圍內(nèi)提供3D打印生產(chǎn)的公司之一。
在后處理階段，增材工藝生產(chǎn)的零件在各種工作步驟中的機(jī)械性能包括清潔和熱處理。這些步驟之前都是手工處理的，需要對(duì)重達(dá)5.5公斤的構(gòu)建平臺(tái)進(jìn)行操作。?？耸饭芾韴F(tuán)隊(duì)正在尋找一種創(chuàng)新的解決方案來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的工作。
解決方案
機(jī)器人自動(dòng)化減輕員工勞動(dòng)負(fù)擔(dān)
史陶比爾的HelMo移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)搭載高性能TX2-90L六軸機(jī)器人，非常符合項(xiàng)目的所有標(biāo)準(zhǔn)，使員工從勞動(dòng)密集型工作中解放出來。
機(jī)器人的到來改變了?？耸吩霾闹圃斓男再|(zhì)。現(xiàn)在只需手動(dòng)從3D打印機(jī)中卸載構(gòu)建平臺(tái)，然后將它們轉(zhuǎn)送到集成了HelMo的精加工流程。HelMo移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)可以優(yōu)化流程并創(chuàng)建一個(gè)協(xié)作的工作環(huán)境，確保操作過程全自動(dòng)化。
在第一個(gè)后處理步驟中，對(duì)打印的零件清潔并為最后階段做好準(zhǔn)備。完整的系統(tǒng)由HelMo移動(dòng)機(jī)器人、分離松散材料的清潔站和分離站組成，分離站將打印的零件從平臺(tái)上分離出來。
開始工作時(shí)，HelMo從初始位置移動(dòng)到工位通過連接器連接到工位上,然后再通過相機(jī)系統(tǒng)和生產(chǎn)線上相應(yīng)的參考點(diǎn)幾秒鐘內(nèi)完成精確校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后機(jī)器人的工作精度可達(dá)±0.1mm。在工位上，HelMo可以達(dá)到和安裝在固定工位上的機(jī)器人相同的性能，在各工位之間切換的誤差僅為0.1mm，完全不影響精度。在3D打印這種靈活的應(yīng)用環(huán)境下，使用HelMo可以確保后期處理的靈活性。
▲HelMo移動(dòng)機(jī)器人快速精確地將構(gòu)建平臺(tái)放入分離裝置中
客戶應(yīng)用
移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可喜成果
在HelMo當(dāng)前的應(yīng)用中，3D打印零件是使用液體打印工藝創(chuàng)建的。任何松散的零件都必須在清潔過程中去除。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，HelMo將打印完的零件放入清潔站。清潔的周期因這些零件的類型、尺寸和復(fù)雜性而異。然后機(jī)器人將這些零件取出并精確地放置在分離臺(tái)上，再自動(dòng)從構(gòu)建平臺(tái)上被拆離并他通過傳送帶下料。接著，HelMo拾起空的平臺(tái)并將它們堆疊起來以便重復(fù)使用。
該機(jī)器人配備了氣動(dòng)雙爪夾具，使其能夠處理完整的任務(wù)范圍。插入清潔系統(tǒng)需要精確、無沖擊的運(yùn)動(dòng)序列的機(jī)器人，以確保零件在抓取過程中被安全鎖定。夾持裝置上的彈簧加載鎖定裝置也由機(jī)器人及其夾具激活。分離裝置的控制與史陶比爾專有的HelMo CS9控制器通信。史陶比爾連接器的智能組合板，不僅處理HelMo的供電和供氣，還處理基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。
裕克施樂憑借此自動(dòng)化解決方案實(shí)現(xiàn)了新的突破，并完全達(dá)到了預(yù)期。HelMo高速、精確、可靠地完成工作，將員工從繁重的工作中解脫出來。
▲機(jī)器人臂展達(dá)到1.2m，移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)可以在無需移動(dòng)的情況下到達(dá)所有工位
這個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目十分復(fù)雜，從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估到順暢溝通，有許多關(guān)鍵問題需要增加資源和投入。我們很高興在史陶比爾的幫助下克服了所有挑戰(zhàn)并增長(zhǎng)了技術(shù)知識(shí)，同時(shí)對(duì)未來所有涉及移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的項(xiàng)目提供了巨大幫助。
?？耸饭咀詣?dòng)化專家Trottler
客戶收益
?小批量靈活生產(chǎn)
?大幅提高生產(chǎn)效率
?絕對(duì)校準(zhǔn)功能確保精度
?減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度
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