Успешная интеграция средств автоматизации - как аппаратных, так и программных - является ключевым фактором для производителей, стремящихся оставаться успешными в условиях глобализации и гиперконкуренции.
Робототехнические решения - одна из самых сложных частей этого уравнения. Их компоненты должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать вес обрабатываемой продукции, но при этом достаточно легкими для маневрирования. Кроме того, роботы должны быть настроены таким образом, чтобы они могли ловко манипулировать продуктами различной формы.
Компания FIT Co., расположенная в Гифу, Япония, нашла решение, которое позволило ей не только успешно производить компоненты для робототехники, но и построить целый бизнес на основе инструмента для конечных манипуляторов (EOAT). Новое отделение FIT по производству роботов, ARMA, использовало уникальные возможности технологии SLS Fuse Series для производства компонентов робототехники, которые могут не только заменить традиционную металлическую оснастку для конечных манипуляторов, но и улучшить ее.
Требования к инструментальной оснастке
Этот компонент захвата, напечатанный на SLS 3D-принтере Fuse Series из порошка Nylon 12, отличается прочностью, долговечностью и легкостью. Напечатанные компоненты оснастки, подобные этому захвату, позволяют компаниям создавать робототехнические решения по требованию для различных продуктов, имеющих разную форму и вес.
Поскольку интернет-магазины и крупноскладская модель дистрибуции стали доминирующим способом доставки товаров потребителям, роботы-комплектовщики пользуются особенно высоким спросом. Широкий ассортимент товаров - сотни тысяч различных SKU - может иметь разный вес, форму и тип упаковки, что делает индивидуальную оснастку для роботов первостепенной задачей. Однако разработка каждой индивидуальной детали сопряжена со сложными инженерными задачами.
Несмотря на то что робототехника развивается быстрыми темпами, для изготовления всех компонентов, включая оснастку для конечных манипуляторов, по-прежнему используются традиционные методы производства. Ведь роботы должны быть прочными, долговечными и обладать ловкостью, необходимой для работы с продуктами различных форм и размеров.
Традиционные методы производства, такие как механическая обработка или формовка, затрудняют выполнение этих требований, поэтому оснастка для конечных манипуляторов часто изготавливается из нескольких компонентов, которые работают как сборки. Чем больше компонентов, тем выше риск нарушения цепочки поставок для производителей робототехники.
Однако, с помощью SLS 3D-печати, компания ARMA может создавать компоненты с большей свободой. Самоподдерживающийся слой порошка в принтерах серии Fuse делает возможным создание деталей без поддержек, а сложные формы, такие как решетки, внутренние каналы, сотовые узоры или генеративные конструкции, становятся доступными. Используя эти возможности дизайна, ARMA оптимизирует их, делая их легкими, а также сохраняя при этом прочность.
Используя серию Fuse и печать с помощью материала Nylon 12 Powder, компания ARMA смогла снизить вес захватов и деталей концевых эффекторов на 40 %. Успеху способствовали как замена металлических компонентов на нейлоновые, так и использование сотовых структур внутри деталей. "Для создания прочных напечатанных захватов Nylon 12 Powder подходит идеально", - говорит Такаши Фурута, генеральный директор FIT и ARMA.
Преимущества многометодного подхода
Все эти компоненты были напечатаны командой Furuta на Fuse 1 с помощью материала Nylon 12, а некоторые из них были сглажены паром для улучшения эстетики и долговечности, что позволило создать действительно качественные продукты для конечного использования.
Такаши Фурута добился огромного успеха, сочетая традиционные методы производства с современными инструментами, и с 2016 года он включили 3D-печать в процессы проектирования и производства своей компании. Компания производит множество металлических компонентов с использованием различных технологий 3D-печати. Различные методы 3D-печати дают разные преимущества процессу. "Мы используем FDM печать для быстрого изготовления одного изделия. Для серийного производства мы используем Fuse 1", - говорит Фурута.
Когда в 2022 году компания FIT начала печатать на принтере серии Fuse, Фурута понял, что прочность и качество готовых SLS деталей откроют новые возможности для его бизнеса. "Другие технологии не могут сравниться с качеством Fuse 1, особенно когда речь идет о свободе дизайна, изотропии, обработке поверхности и прочности", - говорит Фурута.
Точность размеров, которую обеспечивают принтеры серии Fuse, позволяет Такаши Фурута легко проектировать детали для сборок, поскольку он уверен в надежности и постоянстве допусков принтеров серии Fuse. Они сочетают напечатанные методом SLS детали из Nylon 12 Powder с традиционными металлическими компонентами для создания робототехнических систем, которые имеют меньший вес по сравнению с предыдущими версиями, но при этом невероятно прочные и долговечные - и все это по более низкой цене, чем при традиционной механической обработке каждой детали.
Разглаживание паром для эстетического качества и простоты сборки
Сглаживание паром может улучшить качество поверхности деталей, напечатанных методом SLS, а также сделать их более прочными в условиях конечного использования, когда они могут подвергаться воздействию света, жидкостей или химикатов.
Детали, изготовленные методом SLS, отличаются качеством конечного использования с точки зрения прочности, но многие заказчики предпочитают использовать передовые методы пост-обработки, чтобы изменить поверхность деталей и удалить некоторые шероховатости, которые возникают при использовании технологии SLS.
В ARMA используется технология парового сглаживания, при которой детали помещаются в парообразный химический растворитель, создающий контролируемый химический расплав 3D-печатного материала, заполняющий мельчайшие пустоты и формирующий гладкую, глянцевую оболочку вокруг детали. Примечательно, что эффект сглаживания не ограничивается геометрией прямой видимости, что делает его подходящим для сложных деталей с внутренними каналами или другими негативными особенностями. ARMA использует AMT PostPro SF50 для достижения гладкой поверхности.
Сокращение количества компонентов для изоляции цепочки поставок
Принтеры SLS оснащены самонесущими печатными станинами, что позволяет создавать детали как единое целое, уменьшая зависимость от внешних подрядчиков, поставляющих множество деталей, и изолируя цепочку поставок ARMA.
Ограничив количество отдельных компонентов, из которых состоит концевой захват или роботизированный компонент, компания ARMA может снизить риск возникновения проблем с поставками, влияющих на производство или распространение ее продукции. Перевод 3D-печати на внутренний рынок с помощью серии Fuse - один из способов контроля над средствами производства. «Захваты и концевые эффекторы, которые мы производим на Fuse 1, рассчитаны на индивидуальный заказ, поскольку потребности зависят от компании и производственной площадки, - говорит Фурута, «Если каждый такой заказ требует сборки множества компонентов и использования различных материалов, сроки выполнения заказов клиентов могут быстро выйти из-под контроля».
Экосистема Fuse компактна, не требует особой инфраструктуры и может использоваться как в офисе, так и на заводе. Ее использование в качестве производственного решения возможно даже для такой компании, как ARMA, которая только начинает находить свою клиентскую базу. Для малосерийного производства, где методы массового производства слишком дороги и сложны, собственная SLS 3D-печать - идеальное решение.
Функциональность и эстетика сочетаются в ARMA
Интеграция серии Fuse в производственный процесс FIT помогла им развиваться настолько успешно, что они смогли выделить целое подразделение ARMA для производства этих компонентов концевой оснастки.
Обычно сдержанный Фурута улыбнулся, когда его спросили о Fuse, сказав просто: «Это очень здорово!». Снятие ограничений на проектирование с помощью технологии SLS и оптимизированная промышленная мощь всей экосистемы SLS привлекают Фурута, который тратит свою энергию на превращение громоздких компонентов в гладко интегрированные и высокопроизводительные робототехнические системы. По словам Фурута, с Fuse он намерен продолжать "стремиться к функциональности и избавляться от ненужных функций".
