Ha mostanában gyártási vagy gyártási területeken ácsorog, valószínűleg két nagy trend ütközik egymással: a robotrendszerek egyre rugalmasabbak, és a 3D nyomtatás (az additív gyártás azoknak, akik szeretik a divatos kifejezéseket) messze túlmutat az apró prototípusokon. Néhány évvel ezelőtt az emberek azt hitték, hogy a 3D-s nyomtatás csak asztali csecsebecsék vagy egyedi alkatrészek készítésére szolgál, de mostanra mindenhol felbukkan, az űrhajózástól az építőiparig – és a robotrendszerek a titkos szósz, ami ezt megvalósítja. Robotrendszer-beszállítóként a saját bőrömön tapasztaltam, hogy a robotok és a 3D nyomtatás párosítása nem csupán trükk; olyan problémákat old meg, amelyekhez a régi 3D nyomtatók és a statikus automatizálás nem fér hozzá. Bontsuk le a már létező, valódi, játékot megváltoztató alkalmazásokat, valamint azt, hogy ez a kombináció miért változtatja meg a gyártási szokásainkat.
Ha valaki mostanában a gyártás vagy a megmunkálás világában járt, valószínűleg észrevette, hogy két nagy trend ütközik egymással: a robotrendszerek egyre rugalmasabbak, a 3D nyomtatás (az additív gyártás, aki szereti a divatos kifejezéseket) pedig jóval túllépett a kis prototípus szakaszon. Néhány évvel ezelőtt az emberek azt hitték, hogy a 3D nyomtatást egykor asztali apróságok vagy eldobható alkatrészek készítésére használták, de mostanra az űrkutatástól az építőiparig mindenben virágzik – és a robotrendszerek jelentik azt a titkos szószt, amely mindezt lehetővé teszi. Robotikai rendszerek beszállítójaként a saját bőrömön tapasztaltam, hogy a robotika és a 3D nyomtatás kombinációja több, mint egy trükk; olyan problémákat old meg, amelyekhez a régi 3D nyomtatók és a statikus automatizálás nem fér hozzá. Soroljuk fel a már létező, valóban zavaró alkalmazásokat, és hogy ez a kombináció miért változtatja meg a dolgok gyártási módját.
Először is beszéljünk a nagy formátumú 3D-s nyomtatási részekről, amelyek túl nagyok még a legnagyobb statikus 3D nyomtatókhoz is. Valóban nagy: szélturbina alkatrészek, szállítókonténer-alkatrészek, házépítő modulok, akár teljes méretű autóalváz prototípusok. A hagyományos 3D nyomtatókat korlátozza a rögzített gyártási mennyiségük; ha 10 lábnál hosszabb alkatrészre van szüksége, akkor vagy apró, gyenge részekre kell felvágnia, amelyek összeragasztása örökké tart, vagy teljesen el kell felejtenie. A robotok kijavítják ezt, mivel a nyomtatási végüket (extrudert, lézert vagy anyaglerakót) 6 mozgási tengelyen nagyobb mértékben tudják mozgatni, mint egy hagyományos derékszögű 3D nyomtató 3 tengelyét. Ez azt jelenti, hogy tetszőleges méretű részt nyomtathat, nincs rögzített doboz, amely visszatartja.
Először is beszéljünk a nagy formátumú 3D nyomtatásról – gondoljunk azokra az alkatrészekre, amelyek még a legnagyobb terjedelmű statikus 3D nyomtatókba sem férnének el. Például az igazán nagyok: szélturbina-alkatrészek, szállítókonténer-alkatrészek, házépítő modulok, sőt, teljes méretű autóalváz prototípusok is. A hagyományos 3D-s nyomtatók fix felépítési mennyiségre korlátozódnak; ha 10-nél nagyobbra van szüksége A láb hosszúságú alkatrészekhez vagy apró, törékeny darabokra kell vágnia, és sok időt kell töltenie a ragasztással, vagy teljesen fel kell adnia. A robotok megoldják ezt a problémát, mert képesek a nyomat végét (extruder, lézer vagy anyaglerakó) 6 mozgástengelyen mozgatni – ez sokkal több, mint egy hagyományos derékszögű 3D nyomtató 3 tengelye. Ez azt jelenti, hogy bármilyen méretű részeket nyomtathat, és már nem korlátozza a rögzített doboz.
Nemrég dolgoztunk együtt egy ügyféllel egyedi betonház-modulokat készítve ezzel a beállítással. Ahelyett, hogy egy hatalmas, drága statikus 3D nyomtató elfoglalta volna a gyári padlójuk felét, egy robotkart szereltek fel a gyártócsarnokuk teljes hosszán átívelő sínre. A robot zökkenőmentesen halad a pálya mentén, rétegről rétegre rakja le a betont, valós időben igazítja útját a modul ívelt falaihoz. Nincs több szeletelő rész, nincs több gyenge illesztés. Sokkal gyorsabb, mint kis részek nyomtatása és összeszerelése, és az alkatrészek erősebbek, mert az anyagot egy folyamatos pályán fektetik le. Ez nem csak egy bemutató – ők már telepítik ezeket a modulokat megfizethető lakásprojektekbe, és más építőipari cégek is követik a példát.
Nemrég dolgoztunk együtt egy ügyféllel, aki ezt a berendezést használta egyedi betonházmodulok létrehozására. Ahelyett, hogy egy nagy, drága, statikus 3D-s gépet használna, amely a gyári padló felét elfoglalta, a nyomtató ehelyett egy robotkart szerel fel a gyártási padló teljes hosszán átívelő sínre. A robot zökkenőmentesen halad végig a pályán, rétegről rétegre rakja le a betont, valós időben igazítja útját a modul ívelt falaihoz. Nincs több vágó alkatrész, nincs több gyenge varrás. Sokkal gyorsabb, mint kis szegmensek nyomtatása, majd összeszerelése, és az alkatrészek erősebbek, mert az anyag folyamatos pályán van elhelyezve. Ez nem csak bemutató – már telepítik ezeket a modulokat megfizethető lakásprojektekbe, és más építőipari cégek is követik a példájukat.
Következő az anyagok sokoldalúsága, amely óriási fájdalompont a hagyományos 3D nyomtatók számára. A legtöbb asztali vagy kisméretű ipari 3D-nyomtató egyszerre egy vagy két anyaghoz ragad, mint a PLA vagy az ABS műanyag. De ha egy robotot 3D nyomtatással párosít, menet közben kicserélheti az eszközöket, hogy mindenféle anyaggal dolgozhasson, akár a nyomtatás közepén is keverheti őket. Fémről, kerámiáról, betonról, élelmiszerről, bioműanyagról beszélünk. Egyes űrrepülési ügyfeleink ezt használják műanyag keretbe ágyazott fémbetétekkel ellátott alkatrészek nyomtatására – tökéletes olyan alkatrészekhez, amelyeknek könnyűnek, de erősnek kell lenniük, ahol ez számít. Mások az újrahasznosított műanyagot betonnal keverik építőanyagként, és rengeteg hulladékot vágnak le.
Következő az anyagi sokféleség, ami a közönséges 3D nyomtatóknál nagy fájdalommal jár. A legtöbb asztali vagy kisméretű ipari 3D nyomtató egyszerre csak egy vagy két anyagot – például PLA-t vagy ABS-műanyagot – tud használni. De kombinálja a robotokat 3D nyomtatókkal. A nyomat egyesítése után bármikor cserélhet szerszámokat, különféle anyagokat használhat, sőt a nyomtatási folyamat során anyagokat is keverhet. Fémről, kerámiáról, betonról, élelmiszerről, bioműanyagról beszélünk. Egyes repülőgépes ügyfeleink ezt használják műanyag keretrészek nyomtatására fémbetétekkel – tökéletes olyan alkatrészekhez, amelyeknek könnyűnek kell lenniük, de a kulcsfontosságú területeken nagy szilárdságot igényelnek. Mások az újrahasznosított műanyagot betonnal keverik építőanyagként, drasztikusan csökkentve ezzel a hulladékot.
Várjon, és ne feledkezzünk meg a javításról és karbantartásról sem. A robotok nem csak új alkatrészek készítésére szolgálnak, hanem a meglévőket is javíthatják. Képzeljen el egy szélturbina lapátját, amely 500 láb magasan reped a levegőben. Nem lehet az egész pengét bevinni a gyárba hegesztésre, igaz? De ha van egy hordozható robotrendszere 3D nyomtatási véggel, akkor beviheti a turbinához, beszkennelheti a lapát sérült pontját, és kinyomtathat egy egyedi javítási foltot ott, a helyszínen. Ez nem hipotetikus – láttuk ezt az energiacégeknél is. Napokról órákra csökkenti a javítási időt, és milliókat takarít meg az állásidőtől. Elgondolkodtat, miért várna valaki egy törött alkatrész szállításával az ország egész területén, ha robottal segített 3D nyomtatással megjavíthatja ott, ahol van.
Várjon, ne feledkezzünk meg a javításról és karbantartásról. A robotok nemcsak új alkatrészeket készíthetnek, hanem a meglévőket is javíthatják. Képzeld el, hogy egy szélturbina lapátja 500 lábnyi repedést fejleszt a levegőben. Nem szállíthatja vissza az egész pengét a gyárba hegeszteni, igaz? De ha van egy 3D-s készlete, akkor a nyomtatási oldalon egy hordozható robotrendszer a turbinához tudja vinni, beolvassa a lapát sérült területét, majd a helyszínen kinyomtatja a személyre szabott javítási foltot. Ez nem hipotetikus – ezt már a gyakorlatban is láthattuk az energiacégeknél. Napokról órákra lerövidítette a javítási időt, és milliókat takarított meg az állásidőtől. Ami miatt az emberek elgondolkodnak: Miért küldenénk a sérült alkatrészeket javításra az egész országban, ha robottal segített 3D nyomtatással is megjavíthatjuk azokat a helyszínen?
Aztán ott van az egyedi gyártási terület, például a kis szériás vagy egyedi alkatrészekhez, amelyeket a szokásos automatizálás nem tud kezelni. Ha Ön orvostechnikai eszközöket készít, szükség lehet egy egyedi csípőimplantátumra, amely egy adott páciens anatómiájához illeszkedik, vagy egy kis kézműves bútorkészítőre, aki egyedi hajlított részeket szeretne egy székhez. A régi iskolai gyártás (például a CNC-megmunkálás vagy a fröccsöntés) túl drága kis tételekhez – több ezer alkatrészt kell készítenie, hogy fedezze a szerszámköltséget. A robotizált 3D nyomtatás megváltoztatja ezt, mert szoftvervezérelt. Egyszerűen feltölthet egy 3D-s modellt, a kívánt méretre vagy formára alakíthatja, és megnyomhatja a nyomtatást – nincs speciális eszköz, nincs hosszú beállítási idő. Egy helyi kerékpárbolt, amellyel együtt dolgozunk, ezt használja egyedi kerékpárvázak készítéséhez szokatlan karosszériájú versenyzők számára. Ahelyett, hogy egy nagy gyártótól rendelnének kereteket, amelyek prémium díjat számítanak fel, robotrendszereinket használják arra, hogy néhány óra alatt könnyű, tartós kereteket nyomtatjanak.
Aztán ott van az egyedi gyártás területe, például a kis mennyiségű vagy egyedi alkatrészek, amelyeket a hagyományos automatizálás nem tud kezelni. Ha Ön orvostechnikai eszközöket gyártó, szükség lehet egy egyedi csípőimplantátumra, amely illeszkedik egy adott páciens anatómiájához, vagy Ön egy kis kézműves bútorgyártó, aki egyedi hajlított alkatrészt szeretne készíteni egy székhez. A régi iskolai gyártási módszerek (például a CNC-megmunkálás vagy a fröccsöntés) túl drágák kis tételekhez – több ezer alkatrészt kell készítenie a szerszámköltségek szétosztásához. A Robots 3D Printing ezen változtat, mert szoftvervezérelt. Egyszerűen csak feltölt egy 3D-s modellt, beállítja a pontos méretre vagy alakra, amire szüksége van, és megnyomja a nyomtatást – speciális eszközök vagy hosszadalmas beállítási idő nélkül. Egy helyi kerékpárüzlet, amellyel együtt dolgozunk, kihasználta ezt azáltal, hogy egyedi kerékpárvázakat készített speciális testalkatú kerékpárosok számára. Ahelyett, hogy nagy gyártóktól rendelnének kereteket, akik magas felárat kérnek, robotrendszerünkkel könnyű, tartós kereteket nyomtatnak néhány óra alatt.
Most pedig térjünk rá arra a részre, ami mostanában mindenkit a fejébe vett: mennyire könnyű használni ezt a cuccot? Sokan azt hiszik, hogy a robotok csak robotikus csapatoknak valók, de ez már nem igaz. Olyan rendszereket építettünk, amelyek segítségével bárki kezelheti őket, nincs szükség kódolásra. A kód nélküli hegesztőrobot rendszerünk például lehetővé teszi, hogy megtanítsa a robotot 3D nyomtatási útvonalra, pusztán úgy, hogy karját a kívánt formán mozgatja egy kézi vezérléssel, amely egyszerűbb, mint a G-kód írása statikus 3D nyomtatókhoz. Ez megváltoztatta a kisvállalkozásokat, amelyek nem rendelkeznek külön automatizálási csapattal. Használhatják ezeket a robotrendszereket 3D nyomtatáshoz anélkül, hogy valakit fel kellene venniük a programozáshoz hetekre.
Most pedig beszéljünk arról, ami manapság mindenki fejében jár: mennyire könnyű ezt a dolgot használni? Sokan azt hiszik, hogy a robotok csak egy robotikus csapatnak valók, de ez már nem így van. A rendszereket úgy építjük, hogy bárki kezelhesse őket, nincs szükség programozásra. A kód nélküli hegesztőrobot rendszerünk például lehetővé teszi, hogy megtanítsa a robotnak a 3D nyomtatási útvonalat úgy, hogy egyszerűen mozgatja a kart egy kézi vezérlővel, és hagyja, hogy kövesse a kívánt formát – ez sokkal egyszerűbb, mint egy G-t programozni egy statikus 3D nyomtatóhoz. A kód sokkal egyszerűbb. A kisvállalkozások számára, amelyek nem rendelkeznek külön automatizálási csapatokkal, ez egy változást jelent. Használhatják ezeket a robotrendszereket 3D nyomtatáshoz anélkül, hogy hetekig kellene felvenniük valakit a programozásukra.
Várj, és mi lesz a mobilitással? Néhány ilyen robotizált 3D nyomtatási beállításhoz nem is kell fix gyárban lennie. Olyan hordozható opciókat készítettünk, mint például a hordozható hegesztő robotrendszer és a hordozható robothegesztő rendszer, amelyeket teherautóba lehet rakni, és el lehet vinni a munkahelyekre, katasztrófa sújtotta zónákra vagy akár távoli bányákba. Egy kanadai bányavállalat egy hordozható robotot használt nehéz berendezések egyedi cserealkatrészeinek fémből történő nyomtatásához, ott a bányában. Nem kell megvárniuk, amíg az alkatrészeket kiszállítják a városból, ami csökkenti az állásidőt, és zökkenőmentesen működik. Vadszerű azt gondolni, hogy egy kis robottal felgördülhet egy bányába, beszkennelhet egy törött részt, kinyomtathat egy újat, és egy nap alatt újra munkába állhat.
Várj, mi a helyzet a mobilitással? Néhány robot 3D A nyomtatóberendezést még gyárilag sem kell rögzíteni. Bevezettük a hordozható lehetőségeket, mint például a hordozható hegesztőrobot rendszerünket és a hordozható robothegesztő rendszerünket, amelyek teherautókra rakhatók, és építkezésekre, katasztrófa sújtotta területekre és akár távoli bányászati területekre is szállíthatók. Egy kanadai bányavállalat hordozható robotokat használ az arany helyszíni bányászati telepeken történő felhasználására. Egyedi cserealkatrészek nyomtatása nehéz berendezésekhez. Nem kell megvárniuk, amíg az alkatrészeket kiszállítják a városból, ami csökkenti az állásidőt, és zökkenőmentesen működik. Hihetetlen belegondolni, hogy egy kis roboteszközzel felhajthat egy bányatelepre, beszkennelhet egy sérült részt, kinyomtathat egy újat, és még aznap újra munkába állhat.
Igazi akarok lenni itt – ez nem csak napsütés és szivárvány. Vannak még akadályok. A robotrendszer plusz egy 3D nyomtatóeszköz előzetes költsége magasabb lehet, mint egy hagyományos asztali 3D nyomtatóé, különösen a kisvállalkozások esetében. Ott van a tanulási görbe is, még kód nélküli rendszerek esetén is – még mindig meg kell értened, hogyan viselkednek a különböző anyagok extrudáláskor, például hogyan köt ki a beton, vagy hogyan hűl le a fém, hogy elkerülje a vetemedést. De a technológia évről évre javul, a költségek csökkennek, és egyre több képzési erőforrás jelenik meg a csapatok gyors tanulásában.
Őszinte leszek: nem csak napsütés és szivárvány. Még mindig vannak akadályok. A robotrendszer és a 3D nyomtatóeszközök előzetes költsége magasabb lehet, mint egy hagyományos asztali 3D nyomtatóé, különösen egy kisvállalkozás esetében. Itt van a tanulási görbe kérdése is, még kód nélküli rendszer esetén is – még mindig meg kell értenie, hogyan viselkednek a különböző anyagok extrudáláskor, például hogyan szilárdul meg a beton, vagy hogyan hűl le a fém, hogy elkerülje a vetemedést. Ám a technológia évről évre javul, a költségek csökkennek, és egyre több képzési forrás jelenik meg, hogy a csapatok gyorsan felgyorsuljanak.
Robotrendszer-beszállítóként láttuk, hogy ennek a térnek minden része fejlődik, és az egyetlen dolog, ami szembetűnő, az az, hogy ezek a rendszerek mennyire alkalmazkodóak. Ez nem csak a régi technológia lecseréléséről szól, hanem új lehetőségek megnyitásáról, amelyek korábban nem léteztek. Néhány évvel ezelőtt senki sem gondolta, hogy kinyomtathat egy teljes házmodult a helyszínen, vagy megjavíthat egy szélturbina lapátját anélkül, hogy 500 métert megmászna, vagy egyedi kerékpárvázat készíthet egy kis üzletben. Most mindez megtörténik, és a robotok jelentik a gerincét.
Robotikai rendszerek beszállítójaként láttuk, hogy a terület minden aspektusa fejlődik, és ami szembetűnő, az az, hogy ezek a rendszerek mennyire alkalmazkodóak. Nemcsak a régi technológiát váltja fel, hanem olyan új lehetőségeket nyit meg, amelyek korábban nem léteztek. Néhány évvel ezelőtt senki sem gondolta, hogy a helyszínen kinyomtathat egy teljes házmodult, megjavíthat egy szélturbina lapátját anélkül, hogy 500 métert megmászna, vagy egyedi kerékpárvázat készíthet egy kis üzletben. Most mindez megtörténik, és a robotok jelentik mindennek a gerincét.
Ha Ön olyan személy, aki kíváncsi arra, hogyan működhet ez az Ön vállalkozása számára – legyen szó az építőiparról, az űrkutatásról, az orvosi eszközökről vagy akár a kisszériás gyártásról –, akkor azt javaslom, forduljon hozzánk. Mindig örömmel mutatjuk be, hogyan lehet robotrendszereinket, például hordozható hegesztő Cobot rendszereinket vagy bármely más beállításunkat az Ön egyedi igényeihez igazítani. Nem készítünk mindenkire érvényes megoldásokat; Önnel együtt dolgozunk, hogy valami olyat építsünk, ami pontosan megoldja az Ön problémáit.
Ha kíváncsi volt arra, hogyan működhet ez az Ön vállalkozásában – legyen szó akár építőiparról, repülőgépiparról, orvostechnikai eszközökről vagy kis volumenű gyártásról –, akkor azt javasoljuk, forduljon hozzánk. Mindig örömmel mutatjuk be, hogyan lehet robotrendszereinket, például hordozható hegesztő kobot rendszerünket vagy bármely más konfigurációt az Ön egyedi igényei szerint testreszabni. Nem készítünk mindenkire érvényes megoldásokat; Önnel együttműködve olyan megoldást hozunk létre, amely pontosan megoldja az Ön problémáját.
Ne hagyja, hogy a 3D nyomtatás vagy a robotok körüli felhajtás megtévesszen – ez a kombináció itt marad, és szinte mindent megváltoztat. Ez nem csak a gyorsabb gyártásról szól; a gyártás rugalmasabbá, hozzáférhetőbbé és fenntarthatóbbá tételéről szól. Robotrendszer-szállítóként pedig büszkék vagyunk rá, hogy ennek részesei lehetünk. Ha többet szeretne beszélni, keressen fel minket, itt vagyunk, hogy segítsünk.
Ne hagyja, hogy a 3D nyomtatás vagy a robotika felhajtása megtévesszen – ez a kombináció itt marad, és szinte mindent megváltoztat. Nem csak a gyorsabb gyártásról van szó; a gyártás rugalmasabbá, hozzáférhetőbbé és fenntarthatóbbá tételéről szól. Robotrendszerek beszállítójaként büszkék vagyunk rá, hogy ennek részesei lehetünk. Ha szeretne tovább beszélgetni, kérjük, vegye fel a kapcsolatot – mi itt vagyunk, hogy segítsünk.
Hivatkozások Hivatkozások
- ASTM International. (2022). Additív gyártás nagyüzemi alkatrészekhez: Trendek és alkalmazások. Letöltve az astm.org oldalról
ASTM International. (2022). Nagyméretű alkatrészek additív gyártása: Trendek és alkalmazások. Letöltve az astm.org oldalról - Robotikai Ipari Szövetség. (2023). Együttműködő robotok az additív gyártásban: 2023-as iparági jelentés. Letöltve a roboticsonline.org webhelyről
Robotipari Szövetség. (2023). Együttműködő robotok az additív gyártásban: 2023-as iparági jelentés. Letöltve a roboticsonline.org webhelyről - Építőipari robotika. (2022). Helyszíni 3D nyomtatás házhoz: esettanulmányok és iparági betekintések. Letöltve: constructionrobotics.com
Építőipari robotika. (2022). Házak helyszíni 3D-nyomtatása: Esettanulmányok és iparági betekintések. Letöltve: constructionrobotics.com - Gyártómérnökök Társasága. (2023). Kisszériás adalékanyag gyártás: Költségek csökkentése robotrendszerekkel. Letöltve a sme.org webhelyről
Gyártómérnökök Társasága. (2023). Kis mennyiségű adalék gyártás: a költségek csökkentése robotrendszerekkel. Letöltve a sme.org webhelyről
