Ak ste sa v poslednej dobe poflakovali okolo výrobných alebo výrobných priestorov, pravdepodobne ste si všimli, že dva veľké trendy sa silne zrážajú: robotické systémy sa stávajú flexibilnejšími a 3D tlač (aditívna výroba pre ľudí, ktorí milujú vymyslené výrazy) presahuje rámec malých prototypov. Pred niekoľkými rokmi si ľudia mysleli, že 3D tlač je len na výrobu drobností na stôl alebo jednorazových dielov, ale teraz sa objavuje všade, od letectva až po stavebníctvo - a robotické systémy sú tajnou omáčkou, ktorá to umožňuje. Ako dodávateľ robotických systémov som na vlastnej koži videl, že párovanie robotov s 3D tlačou nie je len trik; rieši problémy, ktorých sa staré 3D tlačiarne a statická automatizácia nedotknú. Poďme si rozobrať skutočné, hru meniace aplikácie, ktoré už existujú, plus prečo toto kombo mení spôsob, akým robíme veci.
Ak sa v poslednej dobe pohybujete vo svete výroby alebo obrábania, určite ste si všimli, že sa stretávajú dva hlavné trendy: robotické systémy sú čoraz flexibilnejšie a 3D tlač (aditívna výroba, pre tých, ktorí majú radi vymyslené výrazy) sa posunula ďaleko za hranicu malých prototypov. Pred niekoľkými rokmi si ľudia mysleli, že 3D tlač sa kedysi používala na výrobu drobností pre stolné počítače alebo jednorazových súčiastok, ale teraz prekvitá vo všetkom od letectva až po stavebníctvo – a robotické systémy sú tajnou omáčkou, ktorá to všetko umožňuje. Ako dodávateľ robotických systémov som na vlastnej koži videl, že kombinácia robotiky a 3D tlače je viac než len trik; rieši problémy, ktorých sa staré 3D tlačiarne a statická automatizácia nedotknú. Poďme si rozobrať skutočne rušivé aplikácie, ktoré už existujú, a prečo táto kombinácia mení spôsob, akým robíme veci.
Najprv si povedzme o veľkoformátových 3D tlačových častiach, ktoré sú príliš veľké aj pre tie najobrovskejšie statické 3D tlačiarne. Naozaj veľké: komponenty veterných turbín, diely prepravných kontajnerov, konštrukčné moduly na bývanie, dokonca aj prototypy podvozkov automobilov v plnej veľkosti. Tradičné 3D tlačiarne sú obmedzené ich pevným objemom zostavy; ak potrebujete časť dlhšiu ako 10 stôp, musíte ju buď rozrezať na malé, slabé časti, ktorých zlepenie trvá večnosť, alebo na to úplne zabudnúť. Roboty to opravujú, pretože môžu pohybovať svojim tlačovým koncom (extrudér, laser alebo vkladač materiálu) v 6 osiach pohybu viac ako 3 osi štandardnej karteziánskej 3D tlačiarne. To znamená, že si môžete vytlačiť ľubovoľnú veľkosť dielu bez toho, aby vás zdržiaval žiadny pevný box.
Najprv si povedzme o veľkoformátovej 3D tlači – pomyslite na časti, ktoré by sa nezmestili ani do tých najobjemnejších statických 3D tlačiarní. Napríklad tie naozaj veľké: komponenty veterných turbín, diely prepravných kontajnerov, moduly na stavbu domov a dokonca aj prototypy podvozkov áut v plnej veľkosti. Tradičné 3D tlačiarne sú obmedzené na pevný objem zostavy; ak potrebujete viac ako 10 dielov dlhých na nohy, musíte ho buď rozrezať na malé, krehké kúsky a stráviť veľa času ich zlepením, alebo to úplne vzdať. Roboty riešia tento problém, pretože môžu pohybovať koncom tlače (extrudér, laser alebo nakladač materiálu) v 6 osiach pohybu - oveľa viac ako 3 osi štandardnej karteziánskej 3D tlačiarne. To znamená, že môžete tlačiť diely ľubovoľnej veľkosti a už vás neobmedzuje pevná krabica.
Nedávno sme spolupracovali s klientom pri výrobe modulov betónového bývania na mieru pomocou tohto nastavenia. Namiesto masívnej, drahej statickej 3D tlačiarne, ktorá zaberala polovicu ich továrne, namontovali robotické rameno na dráhu, ktorá sa tiahne po celej dĺžke ich výrobného priestoru. Robot sa plynule pohybuje po dráhe, ukladá betón vrstvu po vrstve a prispôsobuje svoju dráhu v reálnom čase tak, aby zodpovedala zakriveným stenám modulu. Už žiadne krájanie častí, žiadne slabé kĺby. Je to oveľa rýchlejšie ako tlačenie malých častí a ich skladanie a časti sú pevnejšie, pretože materiál je položený v jednej súvislej dráhe. Toto nie je len ukážka – tieto moduly už inštalujú do projektov cenovo dostupného bývania a ďalšie stavebné spoločnosti ich nasledujú.
Nedávno sme spolupracovali s klientom, ktorý túto plošinu používal na vytváranie vlastných modulov betónového domu. Namiesto použitia veľkého, drahého, statického 3D stroja, ktorý zaberal polovicu továrne, tlačiareň namiesto toho namontuje robotické rameno na dráhu, ktorá sa tiahne po celej dĺžke výrobnej podlahy. Robot sa plynule pohybuje po dráhe, ukladá betón vrstvu po vrstve a prispôsobuje svoju dráhu v reálnom čase tak, aby zodpovedala zakriveným stenám modulu. Už žiadne rezné časti, žiadne slabé švy. Je to oveľa rýchlejšie ako tlač malých segmentov a ich následné skladanie a diely sú pevnejšie, pretože materiál je rozložený v súvislej dráhe. Toto nie je len demonštrácia – tieto moduly už inštalujú do projektov cenovo dostupného bývania a ďalšie stavebné spoločnosti ich nasledujú.
Ďalej je tu všestrannosť materiálov, čo je obrovský problém pre bežné 3D tlačiarne. Väčšina stolových alebo malých priemyselných 3D tlačiarní je prilepená jedným alebo dvoma materiálmi súčasne s plastom PLA alebo ABS. Ale keď spárujete robota s 3D tlačou, môžete za chodu vymieňať nástroje, aby ste mohli pracovať so všetkými druhmi materiálov, dokonca ich miešať počas tlače. Hovoríme o kove, keramike, betóne, potravinách, bioplastoch. Niektorí z našich klientov v oblasti letectva a kozmonautiky to používajú na tlač dielov s kovovými vložkami vloženými do plastového rámu – ideálne pre komponenty, ktoré musia byť ľahké, ale pevné tam, kde sa to počíta. Iní miešajú recyklovaný plast s betónom na stavebné materiály, čím výrazne znižujú množstvo odpadu.
Nasleduje rôznorodosť materiálov, ktorá je veľkým problémom pri bežných 3D tlačiarňach. Väčšina stolových alebo malých priemyselných 3D tlačiarní môže súčasne používať iba jeden alebo dva materiály – napríklad PLA alebo ABS plast. Ale kombinujte roboty s 3D tlačiarňami. Po skombinovaní tlače môžete kedykoľvek meniť nástroje, používať rôzne materiály a dokonca materiály počas procesu tlače miešať. Hovoríme o kove, keramike, betóne, potravinách, bioplastoch. Niektorí z našich zákazníkov v oblasti letectva to používajú na tlač plastových častí rámu s kovovými vložkami – ideálne pre komponenty, ktoré musia byť ľahké, ale vyžadujú vysokú pevnosť v kľúčových oblastiach. Iní miešajú recyklovaný plast s betónom na stavebné materiály, čím drasticky znižujú odpad.
Počkajte a nezabudnime na opravu a údržbu. Roboty nie sú len na výrobu nových dielov – dokážu opraviť aj tie existujúce. Predstavte si lopatku veternej turbíny, ktorá praskne vo výške 500 stôp vo vzduchu. Nemôžete priniesť celú čepeľ do továrne na zvar, však? Ale ak máte prenosný robotický systém s 3D tlačou, môžete ho priniesť k turbíne, naskenovať poškodené miesto na lopatke a vytlačiť si vlastnú opravu priamo na mieste. To nie je hypotetické – videli sme to v akcii s energetickými spoločnosťami. Skracuje čas opravy z dní na hodiny a šetrí im milióny prestojov. Zaujíma vás, prečo by niekto čakal s odoslaním rozbitého dielu po celej krajine, keď ho môžete opraviť tam, kde je, pomocou robotom podporovanej 3D tlače.
Počkajte, nezabudnime na opravy a údržbu. Roboty dokážu nielen vyrábať nové diely, ale aj opravovať existujúce. Predstavte si, že lopatka veternej turbíny vytvorí trhlinu vo výške 500 stôp vo vzduchu. Nemôžete poslať celú čepeľ späť do továrne na zváranie, však? Ak ste však na strane tlače mali súpravu prenosného robotického systému 3D A, môžete ho priviesť k turbíne, naskenovať poškodenú oblasť čepele a potom na mieste vytlačiť prispôsobenú opravu. Nie je to hypotetické – už sme to videli v praxi u energetických spoločností. Skrátil čas opravy z dní na hodiny a ušetril im milióny prestojov. Čo ľudí čuduje: Prečo posielať poškodené diely na opravu po celej krajine, keď na ich opravu na mieste môžete použiť 3D tlač pomocou robota?
Potom je tu priestor na zákazkovú výrobu, napríklad pre malosériové alebo jednorazové diely, ktoré bežná automatizácia nezvládne. Ak ste výrobcom zdravotníckych pomôcok, možno budete potrebovať vlastný bedrový implantát, ktorý vyhovuje anatómii konkrétneho pacienta, alebo malého remeselného výrobcu nábytku, ktorý chce na mieru zakrivené časti stoličky. Výroba starej školy (ako CNC obrábanie alebo vstrekovanie) je príliš drahá pre malé série – musíte vyrobiť tisíce dielov, aby ste pokryli náklady na nástroje. Robotická 3D tlač to mení, pretože je riadená softvérom. Môžete jednoducho nahrať 3D model, upraviť ho na presnú veľkosť alebo tvar, ktorý potrebujete, a tlačiť – žiadne špeciálne nástroje, žiadne dlhé nastavovacie časy. Miestny cyklistický obchod, s ktorým spolupracujeme, to používa na výrobu rámov bicyklov na mieru pre jazdcov s nezvyčajnými veľkosťami tela. Namiesto objednávania rámov od veľkého výrobcu, ktorý si účtuje príplatok, používajú naše robotické systémy na tlač ľahkých a odolných rámov za pár hodín.
Potom je tu oblasť zákazkovej výroby, ako sú maloobjemové alebo jednorazové diely, s ktorými si konvenčná automatizácia neporadí. Ak ste výrobcom zdravotníckych pomôcok, možno budete potrebovať vlastný bedrový implantát, ktorý vyhovuje anatómii konkrétneho pacienta, alebo ste malý remeselný výrobca nábytku, ktorý chce vyrobiť na mieru zakrivenú časť pre stoličku. Staré výrobné metódy (ako CNC obrábanie alebo vstrekovanie) sú príliš drahé pre malé série - museli by ste vyrobiť tisíce dielov, aby ste rozložili náklady na nástroje. Robots 3D Printing to mení, pretože je riadený softvérom. Jednoducho nahráte 3D model, upravíte ho na presnú veľkosť alebo tvar, ktorý potrebujete, a stlačíte tlač – žiadne špeciálne nástroje ani zdĺhavé nastavovacie časy. Jeden miestny obchod s bicyklami, s ktorým spolupracujeme, to využil a vyrobil rámy bicyklov na mieru pre cyklistov so špeciálnymi typmi tela. Namiesto objednávania rámov od veľkých výrobcov, ktorí si účtujú vysoké poplatky, používajú náš robotický systém na tlač ľahkých a odolných rámov v priebehu niekoľkých hodín.
Teraz prejdime k časti, ktorá bola v poslednej dobe každému na mysli: ako ľahko sa táto vec používa? Veľa ľudí si myslí, že roboty sú len pre tímy robotikov, ale to už nie je pravda. Vybudovali sme systémy, ktoré umožňujú komukoľvek ich obsluhovať bez potreby kódovania. Napríklad náš zvárací robotický systém bez kódu vám umožňuje naučiť robota dráhu 3D tlače jednoduchým pohybom jeho ramena cez požadovaný tvar pomocou ručného ovládania, ktoré je jednoduchšie ako písanie G-kódu pre statické 3D tlačiarne. Pre malé podniky, ktoré nemajú vyhradený tím pre automatizáciu, to zmenilo hru. Tieto robotické systémy môžu používať na 3D tlač bez toho, aby si museli najať niekoho, kto by to celé týždne programoval.
Poďme sa teraz porozprávať o tom, na čo dnes každý myslí: ako ľahko sa táto vec používa? Mnoho ľudí si myslí, že roboty sú len pre tím robotikov, ale už to tak nie je. Vytvárame systémy tak, aby ich mohol obsluhovať ktokoľvek, bez potreby programovania. Napríklad náš bezkódový zvárací robotický systém vám umožňuje naučiť robota cestu 3D tlače jednoduchým pohybom ramena pomocou ručného ovládača a nechať ho sledovať požadovaný tvar – je to oveľa jednoduchšie ako programovanie G pre statickú 3D tlačiareň. Kód je oveľa jednoduchší. Pre malé podniky, ktoré nemajú špecializované tímy pre automatizáciu, je to zmena hry. Tieto robotické systémy môžu použiť na 3D tlač bez toho, aby museli stráviť týždne najímaním niekoho, kto by ich naprogramoval.
Počkaj, a čo mobilita? Niektoré z týchto nastavení robotickej 3D tlače ani nemusia byť v pevnej továrni. Vytvorili sme prenosné možnosti, ako je náš prenosný zvárací robotický systém a prenosný robotický zvárací systém, ktoré možno naložiť na nákladné auto a odviezť na pracovisko, do oblastí katastrofy alebo dokonca do vzdialených baní. Ťažobná spoločnosť v Kanade použila prenosného robota na tlač vlastných náhradných dielov pre ťažké zariadenia z kovu priamo v bani. Nemusia čakať na odoslanie dielov z mesta, čo skracuje prestoje a zabezpečuje hladký chod ich prevádzky. Je divné myslieť si, že sa s nastavením malého robota dokážete zrolovať k bani, naskenovať zlomenú súčiastku, vytlačiť novú a vrátiť sa do práce za jeden deň.
Počkať, a čo mobilita? Niektoré roboty 3D Tlačiarenské zariadenie ani nie je potrebné opravovať vo výrobe. Zaviedli sme prenosné možnosti, ako je náš prenosný zvárací robotický systém a prenosný robotický zvárací systém, ktoré možno naložiť na nákladné autá a prepraviť na staveniská, do oblastí katastrofy a dokonca aj na vzdialené miesta ťažby. Ťažobná spoločnosť v Kanade používa prenosné roboty na použitie zlata na mieste ťažby. Tlač vlastných náhradných dielov pre ťažké zariadenia. Nemusia čakať na odoslanie dielov z mesta, čo znižuje prestoje a zabezpečuje hladký chod prevádzky. Je neuveriteľné pomyslieť si, že by ste mohli prísť do bane s malým robotickým zariadením, naskenovať poškodenú časť, vytlačiť novú a vrátiť sa do práce v ten istý deň.
Chcem tu byť skutočný-toto nie je len slnko a dúha. Stále existujú prekážky. Počiatočné náklady na robotický systém plus nástroj na 3D tlač môžu byť vyššie ako štandardná stolná 3D tlačiareň, najmä pre malé podniky. Existuje tiež krivka učenia, dokonca aj pri systémoch bez kódu - stále musíte pochopiť, ako sa rôzne materiály správajú pri vytláčaní, ako napríklad vytvrdzovanie betónu alebo ako sa kov ochladzuje, aby nedošlo k deformácii. Ale technológia sa každým rokom zlepšuje, náklady klesajú a pribúdajú ďalšie školiace zdroje, ktoré pomáhajú tímom rýchlo sa učiť.
Tu budem úprimný – nie je to všetko len slnko a dúha. Stále existujú prekážky. Počiatočné náklady na robotický systém plus nástroje na 3D tlač môžu byť vyššie ako štandardná stolná 3D tlačiareň, najmä pre malé podniky. Je tu tiež problém krivky učenia, dokonca aj so systémom bez kódu - stále musíte pochopiť, ako sa rôzne materiály správajú pri vytláčaní, napríklad ako betón tuhne alebo ako sa kov ochladzuje, aby ste sa vyhli deformácii. Ale technológia sa každým rokom zlepšuje, náklady klesajú a objavuje sa stále viac tréningových zdrojov, ktoré pomáhajú tímom rýchlo sa dostať do tempa.
Ako dodávateľ robotických systémov sme videli, ako sa každá časť tohto priestoru vyvíja, a jedna vec, ktorá vyniká, je, ako sú tieto systémy prispôsobivé. Nejde len o nahradenie starých technológií, ale o otvorenie nových možností, ktoré predtým neexistovali. Pred niekoľkými rokmi si nikto nemyslel, že by ste si mohli vytlačiť celý modul krytu priamo na mieste, alebo opraviť lopatku veternej turbíny bez toho, aby ste vyšplhali 500 stôp, alebo si vyrobiť vlastný rám bicykla v malom obchode. Teraz sa to všetko deje a chrbtovou kosťou sú roboty.
Ako dodávateľ robotických systémov sme boli svedkami toho, ako sa každý aspekt tejto oblasti vyvíjal, a čo vyniká, je, ako sú tieto systémy prispôsobivé. Nenahrádza len starú technológiu – otvára nové možnosti, ktoré predtým neexistovali. Pred niekoľkými rokmi si nikto nemyslel, že by ste mohli vytlačiť celý modul krytu na mieste alebo opraviť lopatku veternej turbíny bez toho, aby ste vyšplhali 500 stôp, alebo si vyrobiť vlastný rám bicykla v malom obchode. Teraz sa to všetko deje a chrbtovou kosťou toho všetkého sú roboty.
Ak ste niekto, koho by zaujímalo, ako by to mohlo fungovať pre váš podnik – či už ste v stavebníctve, letectve, medicínskych zariadeniach alebo dokonca vo výrobe malých sérií – rád by som vás oslovil. Vždy si radi prejdeme, ako možno naše robotické systémy, ako sú naše prenosné zváracie kobotové systémy alebo akékoľvek iné naše nastavenia, prispôsobiť vašim špecifickým potrebám. Nerobíme univerzálne riešenia; pracujeme s vami na vytvorení niečoho, čo presne vyrieši vaše problémy.
Ak vás zaujímalo, ako by to mohlo fungovať vo vašom podnikaní – či už ste v stavebníctve, letectve, medicínskych zariadeniach alebo malosériovej výrobe – odporúčame vám kontaktovať nás. Vždy vás radi prevedieme tým, ako možno jeden z našich robotických systémov, ako napríklad náš prenosný zvárací cobot systém alebo akúkoľvek inú konfiguráciu, prispôsobiť vašim špecifickým potrebám. Nerobíme univerzálne riešenia; spolupracujeme s vami, aby sme vytvorili riešenie, ktoré presne vyrieši váš problém.
Nenechajte sa zmiasť humbukom okolo 3D tlače alebo robotov – toto kombo tu zostane a mení spôsob, akým vyrábame takmer všetko. Nejde len o rýchlejšiu výrobu; ide o to, aby bola výroba flexibilnejšia, dostupnejšia a udržateľnejšia. A ako dodávateľ robotických systémov sme hrdí, že sme toho súčasťou. Ak sa chcete porozprávať viac, ozvite sa nám – sme tu, aby sme vám pomohli.
Nenechajte sa zmiasť humbukom 3D tlače alebo robotiky – táto kombinácia tu zostane a mení spôsob, akým vyrábame takmer všetko. Nie je to len o rýchlejšej výrobe; ide o to, aby bola výroba flexibilnejšia, prístupnejšia a udržateľnejšia. Ako dodávateľ robotických systémov sme hrdí, že sme toho súčasťou. Ak sa chcete porozprávať ďalej, kontaktujte nás – sme tu, aby sme vám pomohli.
Referencie Referencie
- ASTM International. (2022). Aditívna výroba pre komponenty vo veľkom meradle: Trendy a aplikácie. Prevzaté z astm.org
ASTM International. (2022). Aditívna výroba veľkých komponentov: Trendy a aplikácie. Prevzaté z astm.org - Združenie robotického priemyslu. (2023). Kolaboratívne roboty v aditívnej výrobe: Priemyselná správa za rok 2023. Prevzaté z roboticsonline.org
Združenie robotického priemyslu. (2023). Kolaboratívne roboty v aditívnej výrobe: Správa o priemysle za rok 2023. Prevzaté z roboticsonline.org - Stavebná robotika. (2022). 3D tlač na mieste pre bývanie: Prípadové štúdie a prehľady odvetvia. Prevzaté z constructionrobotics.com
Stavebná robotika. (2022). 3D tlač bývania na mieste: Prípadové štúdie a poznatky z odvetvia. Prevzaté z constructionrobotics.com - Spoločnosť výrobných inžinierov. (2023). Malosériová aditívna výroba: Zníženie nákladov prostredníctvom robotických systémov. Prevzaté zo sme.org
Spoločnosť výrobných inžinierov. (2023). Maloobjemová aditívna výroba: zníženie nákladov prostredníctvom robotických systémov. Prevzaté zo sme.org
