HP, opracowując kilka lat temu swoją autorską technologię do druku 3D, chciało wyjść poza prototypowanie i stworzyć na bazie doświadczeń z Thermal Inkjet (TIJ) rozwiązania do powtarzalnej, wielkoseryjnej produkcji addytywnej.
Obecnie producenci są pod ciągłą presją zwiększania wydajności i poprawy jakości produkowanych wyrobów, przy jednoczesnym obniżaniu kosztów. Szybkość wprowadzania na rynek produkowanych towarów nigdy nie była bardziej istotna. W erze masowej personalizacji producenci są również zobowiązani do wytwarzania większej liczby odmian produktów, a ta proliferacja – znana jako eksplozja SKU – będzie wzrastać. Te wyzwania wraz z pozostałymi czynnikami (np. środowiskowymi — związanymi z ograniczeniem odpadów materiałowych i zużyciem energii) przyczyniają się do sukcesywnego wzrostu automatyzacji w przemyśle, gdzie liczy się ekstremalna wydajność, zwinność i elastyczność.
Wpływ druku 3D na robotykę
Wraz ze wzrostem wykorzystania robotyki w przemyśle można również zaobserwować zwiększenie udziału druku 3D w tych procesach. Addytywna produkcja pozwala na przykład na szybkie uzyskanie niestandardowych części zakończenia ramienia robotycznego (EOAT), pomagając producentom obniżyć koszty i przyspieszyć czas realizacji wielu wyrobów.
Roboty współpracujące są coraz bardziej atrakcyjne dla wytwórców, którzy wymagają elastycznych rozwiązań dla ich rosnącego asortymentu, ale nie posiadają zasobów kapitałowych potrzebnych do uzasadnienia większych inwestycji w systemy automatyzacji.
Te współpracujące roboty, powszechnie nazywane „cobotami”, mogą wykonywać zadania przy minimalnym programowaniu i dostosowywać się do zmian położenia i rozmiaru części. Ludzie pracują z nimi ramię w ramię, aby zmniejszyć potrzebę niestandardowego oprzyrządowania, które może sprawić, że wysokowydajna praca o małej objętości (HMLV) będzie nieefektywna. Coboty mogą zatem pracować na hali produkcyjnej, a druk 3D w porównaniu z obróbką CNC, oszczędza czas i koszty wytworzenia chwytaków czy innych zakończeń ramion — tzw. EOAT, jednocześnie oferując obniżenie ich wagi, większą odporność na zużycie.
Dwie główne zalety druku 3D to złożoność i szybkość. Oznacza to, że w krótkim czasie można generować skomplikowane i złożone geometrie. Obecnie technologie przemysłowego wytwarzania addytywnego (AM) umożliwiają produkowanie bardzo wytrzymałych, powtarzalnych części do końcowego zastosowania. Zamiast czekać tygodniami na obrobioną w CNC część lub formę do wtrysku, można ją wydrukować i mieć pod ręką w ciągu kilku dni. Jest to niezwykle cenne nie tylko z punktu widzenia rozwoju, ale także zapewniania klientom niezwykle szybkiej realizacji.
Skąd wiadomo, że część drukowana w 3D będzie rzeczywiście tańsza w porównaniu z tą wytworzoną konwencjonalnie? Tutaj ważna jest swoboda projektowania. Podczas konwersji z metody tradycyjnej na addytywną w zakresie optymalizacji projektu części i redukcji jej rozmiaru swoboda tworzenia jest znacznie większa. Zwykle skutkuje to mniejszym i wydajniej zaprojektowanym komponentem, co ostatecznie pozwala obniżyć jego wagę oraz koszty wytworzenia.
Komponenty przemysłowe systemów automatyki wydrukowane w technologii HP MJF 3D
Produkcja i montaż części samochodowych
IAM 3D Hub to nowoczesna firma, której misją jest integrować i koordynować działania w ekosystemie wytwarzania przyrostowego, zapewniając klientom alternatywne sposoby projektowania, opracowywania i wytwarzania nowych produktów i usług.
IAM 3D Hub współpracuje z firmami działającymi w różnych branżach, między innymi automotive. Wraz z Continental Automotive Spain SA, który ma dwie fabryki w Hiszpanii, jedną do produkcji i montażu elementów desek rozdzielczych oraz drugą, specjalizującą się w stosowaniu formowania wtryskowego w wytwarzaniu części z tworzyw sztucznych potrzebnych do budowy i montażu pozostałych wewnętrznych elementów samochodowych. Ze względu na złożony charakter tych części końcowe operacje wykończeniowe i montażowe są w większości wykonywane ręcznie.
Firma Continental zaczęła jednak zastanawiać się, w jaki sposób można zautomatyzować te zadania, łącząc nowe typy przyrządów i mocowań z robotami przy użyciu specjalistycznych chwytaków.
Nowo zaprojektowane chwytaki mogą pomóc w skróceniu czasu potrzebnego na montaż, łączenie, kalibrację i konserwację oprzyrządowania, zarówno w nowej działalności produkcyjnej, jak i podczas zmiany maszyny.
Chwytaki musiały być nie tylko zoptymalizowane pod kątem określonych funkcji, ale także wystarczająco solidne i niezawodne do użytku w środowisku produkcyjnym i musiały być kompatybilne ze zwykłymi 6-osiowymi ramionami robotów i suwnicami, które są zwykle instalowane w komórkach wtryskowych.
Chwytaki drukowane w technologii HP MJF 3D
Nowe chwytaki i oprzyrządowanie zaprojektowano w Solidworks i Rhinoceros oraz wyprodukowano je przy użyciu drukarek z serii HP Jet Fusion 5200 3D. Nadają się lepiej do każdego zadania, a solidność ich konstrukcji minimalizuje konserwację i eliminuje potrzebę kalibracji.
Są również tańsze w produkcji oraz lżejsze — obniżono ich wagę i bezwładność o ponad 80%, dzięki czemu klient mógł korzystać z tańszych robotów o mniejszej ładowności.
„Montaż końcowy jest kosztowny i czasochłonny. HP MJF weryfikuje wdrożenie wytwarzania przyrostowego dla oprzyrządowania produkcyjnego w branży motoryzacyjnej” — wyjaśnił Magi Galiando, dyrektor techniczny i naukowy w IAM 3D Hub.
Przyspieszenie procesów wytwórczych dzięki komponentom wytwarzanym addytywnie
Nowe strategie projektowe IAM 3D Hub pomogły skrócić czas potrzebny do stworzenia chwytaków drukowanych w 3D o 30%. Technologia HP MJF pomogła również zastąpić złożoną i skomplikowaną konstrukcję poprzednich chwytaków nowszymi strukturami organicznymi, które zmniejszyły ich wagę o ponad 85%.
Produkcja chwytaków drukowanych w 3D pomogła również zredukować przestrzeń wymaganą do działania systemu. Dzięki zastosowaniu mechanizmu sprzęgającego, nowa konstrukcja umożliwia szybsze połączenie z robotem, skracając czas procesu i instalacji o 40%.
„Technologia HP Multi Jet Fusion pozwala organizacjom całkowicie przemyśleć swoje podejście do złożonych przepływów pracy” — powiedział Galindo. „Naszą radą dla innych firm z branży produkcyjnej jest rozpoczęcie korzystania z niego już teraz, aby wykorzystać możliwości, jakie daje druk 3D”.
IAM 3D Hub pomaga firmie Continental w dalszej cyfryzacji ich działalności. Praca z innymi technologiami — w tym robotyką, uczeniem maszynowym, czujnikami i Internetem Rzeczy, obok druku 3D, odgrywa ważną rolę, pomagając im w cyfrowej transformacji, zgodnej z ideą Przemysłu 4.0.
CZYTAJ WIĘCEJ: