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SLS 3D打印如何为ARMA的机器人制造提供动力
2024-03-20
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自动化工具(包括硬件和软件)的成功集成对于希望在全球化和竞争激烈的网络中保持成功的制造商来说至关重要。


机器人解决方案是该方程式中最复杂的部分之一。它们的组件需要足够坚固,以承受它们所处理产品的重量,同时又需要足够轻巧以进行操纵。此外,机器人技术必须进行定制,以确保它们能够灵巧地操纵不同形状的产品。


总部位于日本岐阜的 FIT Co. 找到了一种解决方案,使该公司不仅能够成功制造机器人组件,而且能够围绕臂端工具 (EOAT) 建立整个业务。FIT的新机器人分支ARMA利用 Fuse 系列激光烧结 sls 3d打印机的独特功能来制造机器人组件,这些组件不仅可以取代传统的金属臂端工具,还可以对其进行改进。


机械臂末端工具要求


3d打印机器人部件

这种夹持器组件在ARMA的Fuse系列SLS 3D打印机上打印,采用坚固耐用、轻量化的尼龙12粉末材料,使公司能够为各种不同形状和重量的产品创建按需机器人解决方案。


随着在线购物和大型仓库配送模式已成为产品到达消费者的主要方式,取放机器人的需求特别高。种类繁多的产品(数十万种不同的 SKU)可以具有不同的重量、形状和包装类型,因此为机器人定制的臂端工具至关重要。然而,设计每个定制部件都涉及复杂的工程设计。


尽管机器人领域发展迅速,但它们仍然经常依赖传统的金属制造方法来制造所有组件,包括臂端工具。毕竟,这些机器人需要坚固、耐用,并具有处理不同形状和尺寸产品所需的灵巧性。


传统的制造方法(如机加工或成型)难以满足这些要求,因此机械臂末端工具通常由多个组件制成,这些组件可作为组件使用。组件越多,机器人制造商供应链中断的风险就越大。


然而,借助SLS 3D打印技术 ,ARMA可以更自由地设计组件。Fuse 系列打印机的自支撑粉末床意味着可以在没有支撑结构的情况下构建零件,并且可以进行晶格、内部通道、蜂窝图案或衍生式设计等复杂形状。通过利用这些设计可能性,ARMA优化了零件的轻量化,同时仍保持了强度和灵活性。


通过使用Fuse系列和 尼龙 12 粉末 打印,ARMA 能够将夹持器和末端执行器部件的重量减轻 40%。用尼龙代替金属部件以及在零件内使用蜂窝结构都为零件的成功做出了贡献。“对于ARMA的夹持器来说,尼龙12粉末提供的强度绰绰有余,”FIT和ARMA首席执行官Takashi Furuta说。


多方法方法的优点


3d printed robotics components

这些组件均由Furuta的团队使用Nylon 12 粉末在Fuse1上打印制作,其中一些经过蒸汽平滑处理,以提高其美观性和耐用性,从而创造出真正的最终用途质量产品。


Furuta 在将传统制造方法与现代工具相结合方面取得了巨大成功,自 2016 年以来,他已将增材制造技术融入其公司的设计和制造流程中。该公司生产许多金属部件以及各种3D打印技术。不同的3D打印方法赋予该工艺不同的优势。“我们使用FDM 快速生产一件产品。对于批量生产,我们使用 Fuse 1,“Furuta 说。


当 FIT 于 2022 年开始使用 Fuse 系列打印机进行打印时,他意识到 SLS 成品零件的强度和质量将为他的业务开辟新的机会。“很少有技术与 Fuse 1 的质量相媲美,尤其是综合设计自由度、 各向同性 、表面光洁度和强度方面的考量,”Furuta 说。


Fuse 系列打印机提供的尺寸精度使 Furuta 能够轻松设计装配零件,因为他对 Fuse 系列的可靠性和一致的公差充满信心。他们将SLS打印的尼龙12粉末零件与传统的金属部件相结合,创造出比以前的迭代重量更轻的机器人系统,但仍然非常坚固耐用——所有这些都比依赖传统加工来制造每个零件的成本更低。


蒸汽平滑,提高美观质量和易于组装


sls 3d printed and vapor smoothed parts for robotic end of arm tooling by ARMA

蒸汽平滑可以提高 SLS 3D 打印部件的表面质量,并有助于使它们在可能暴露于光线、液体或化学品的最终使用环境中更加耐用。


SLS零件在强度方面是最终使用质量,但许多客户更喜欢使用先进的后处理方法来改变零件的表面,并消除SLS技术带来的一些表面粗糙度。


ARMA利用蒸汽平滑技术,将零件浸泡在汽化化学溶剂中,形成3D打印材料的受控化学熔体,填充微小的空腔并在零件周围形成光滑、有光泽的外壳。 值得注意的是,平滑效果不仅限于视线几何形状,因此适用于具有内部通道或其他负面特征的复杂零件。ARMA 使用 AMT PostPro SF50 实现光滑的表面光洁度,从而更轻松地将尼龙 12 粉末组件集成到组件中。


减少组件数量,使供应链绝缘


single part robotic end of arm tooling

SLS打印机具有自支撑打印床,因此可以创造性地将零件设计为一个整体,从而减少对外部承包商提供多个零件的依赖,并使ARMA的供应链绝缘。


通过限制构成臂端夹持器或机器人组件的单个组件的数量,ARMA可以降低供应链混乱影响其产品生产或分销的风险。将增材制造技术与 Fuse 系列一起引入内部是他们控制生产方式的一种方式。“我们在 Fuse 1 上制造的夹具和末端执行器是定制的,因为需求因公司和生产地点而异,”Furuta 说。如果每个定制订单都需要组装多个组件并使用不同的材料,那么交付客户订单的交货时间很快就会失控。


Fuse SLS 生态系统结构紧凑,几乎不需要基础设施,可以在办公室或工厂环境中使用。将其作为生产解决方案引入内部是可能的——即使对于像 ARMA 这样刚刚开始寻找客户群的公司也是如此。对于大规模制造方法过于昂贵和复杂的小批量生产,内部 SLS 3D 打印是完美的解决方案。


ARMA将功能与美学相结合


the ARMA facility

将 Fuse 系列集成到 FIT 的制造工作流程中,帮助他们成功发展,以至于他们能够将整个部门 ARMA 专门用于制造这些臂端工具组件。


一向矜持的古田在被问及保险丝时脸上露出了笑容,简单地说:“这很有趣。SLS 技术消除了设计限制,整个 SLS 生态系统的简化工业能力对 Furuta 很有吸引力,他将精力用于将笨重的组件转变为平滑集成的高性能机器人系统。对于Fuse,Furuta表示,他希望继续“追求功能并消除不必要的功能”。


SLS 3D 打印为制造坚固、耐用的最终用途部件开辟了可能性,这些部件可以替代金属部件。通过将生产资料引入内部并控制您的供应链,您可以更加敏捷,免受风险,并更好地抓住新的机会。


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