• Poprzedni: Webinar "Druk 3D metodą SLS - zastosowania oraz możliwe formy dofinansowania planowanej inwestycji"
  • Następny: Premiera 3DGence INDUSTRY F350
Data dodania: 7 kwietnia 2021

BIONICZNE UKŁADY WSPOMAGANIA

Wytwarzanie przyrostowe umożliwia automatyzację bionicznych układów wspomagania poprzez nowoczesne zrobotyzowania ramię.
Osoba kontaktowa
Michał Pęczek
Menedżer Produktu EOS
tel. kom.: +48 662 099 677

BIONICZNE WSPOMAGANIE CHWYTANIA

– narzędzie chwytające, które może delikatnie i elastycznie podnieść oraz opuścić przedmiot.

WYZWANIE

Produkcja bionicznego chwytaka, który z sukcesem może delikatnie i elastycznie podnieść i opuścić przedmiot.
 

ROZWIĄZANIE

Szybka i ekonomiczna produkcja małoseryjna złożonych komponentów, przy wykorzystaniu drukarki EOS FORMIGA P 100

WYNIKI

  1. Optymalizacja: integracja funkcji zmniejsza liczbę części oraz koszty montażu
  2. Elastyczność: dzięki wysokiemu stopniowi swobody w projektowaniu, konstrukcja wyznacza metodę produkcji
  3. Opłacalność: innowacyjne metody produkcji pozwalają wykonać lekkie i długotrwałe chwytaki
  4. Wydajność: oszczędność czasu i kosztów poprzez zmniejszoną produkcję narzędzi
  5. Opłacalność: spiekanie laserowe dociera do środowisk produkcji przemysłowej

Wytwarzanie przyrostowe oferuje nowe rozwiązania projektowe dla osiągnięcia ekonomiczniejszej produkcji małoseryjnej

Procesy biologiczne, schematy ruchu organizmów żywych, czy fizyczne zasady budowy, to tylko niektóre z niezliczonych rozwiązań natury, które czekają na analizę przez naukę bioniczną i przełożenie ich na innowacje technologiczne. Jednakże, trudno jest wykorzystać techniki konwencjonalnego wytwarzania, aby zrobić użytek z rozwiązań, które Matka Natura rozwijała w ciągu milionów lat ewolucji.

FESTO, wiodący dostawca automatyzacji na światową skalę, jest rozpoznawalnym liderem wydajności w dziedzinie automatyzacji pneumatycznej i elektrycznej dzięki swojej innowacyjności i ogromnej wiedzy podczas rozwiązywania wszelkich problemów. Firma wykorzystuje proces selektywnego spiekania laserowego (SLS) przy małoseryjnych produkcjach niektórych z jego przemysłowych rozwiązań, które opierają się na bionicznej adaptacji. W 2010, produkt firmy „Bionic Handling Assistant” został nagrodzony „Deutscher Zukunftspreis“ (Niemiecką Nagrodą Przyszłości), nagrodą za technologię i innowacyjność ufundowaną przez Prezydenta Federalnego.

WYZWANIE

Firma z Esslingen zbierała doświadczenie w wytwarzaniu przyrostowym od 1995 i używa teraz tej technologii do produkcji kilku tysięcy części rocznie. To, co rozpoczęło produkcję modeli koncepcyjnych i funkcjonalnych prototypów, w międzyczasie urosło do poziomu produkcji seryjnej. Bionic Learning Network, grupa słynnych uniwersytetów, instytutów i rozwiniętych firm, ustanowiona przez FESTO w 2006, miała znaczący wkład w wytyczaniu drogi, z uwagi na techniczne reguły produktów, które zostały zaczerpnięte z natury, często posiadając skomplikowaną konstrukcję.

Wdrażanie metodami konwencjonalnego wytwarzania jest niemożliwe lub trudne i zawsze drogie. Metoda produkcji wyznacza sposób zaprojektowania produktu, który aż za często prowadzi także do restrykcji związanych z projektowaniem. Wydajne zasady budowania przez naturę, z drugiej strony, nie są poddane tym restrykcjom. Dlatego, natura może być jedynie naśladowana przez technologię, w której konstrukcja wyznacza sposób produkcji i która idealnie sprawdzi się także w produkcji seryjnej.

“Spiekanie laserem było jedynym procesem, który umożliwił produkcję Bionicznego Wspomagania Chwytania i jego elementu chwytającego, chwytaka adaptacyjnego DHDG. Z powodu złożoności i zintegrowanej funkcjonalności komponentów, nie ma alternatywnego sposobu produkcji. Ten proces pozwala nam na dostosowanie chwytaka do szczególnych zastosowań i dlatego używany jest przez klientów na całym świecie.” – Klaus Müller-Lohmeier, Head of Advanced Prototyping Technology (Festo AG & Co. KG)

ROZWIĄZANIE

Jednym z przykładów udanych prac rozwojowych nad produktem i produkcją, wykorzystującą wytwarzanie przyrostowe jest chwytak. Stało się to nieodłączną częścią zakresu produkcji FESTO i jest wytwarzany na drukarka 3D SLS EOS FORMIGA P 100. Jego budowa wzoruje się na rybiej płetwie oraz posiada dwie elastyczne wstęgi, które tworzą trójkąt, zbiegający się ku górze. Sploty pośredniczące połączone są ze wstęgami przez złącza w regularnym odległościach. To elastyczne, aczkolwiek stabilne połączenie, pozwala palcom chwytaka dokładnie dopasować się do obrysu przedmiotu. Nawet delikatne przedmioty lub przedmioty o zmieniającym się konturze są chwytane i przenoszone. Szczególną cechą jest to, że elementy chwytaka mają tę funkcjonalność bezpośrednio po wydrukowaniu, a nie po drogich procedurach związanych ze złożeniem.

Pomimo tego, spiekanie laserem jest fundamentalnym wymogiem produkcyjnym dla takiej budowy i dla tego określonego zastosowania – i nie ma dla niego jeszcze żadnej alternatywy. Innym przykładem jest nowoczesne zautomatyzowane ramię „Bionic Handling Assistant”. Elastyczny układ wspomagający, który został zaprojektowany na wzór trąby słonia, składa się z trzech podstawowych elementów do poruszania przestrzennego, osi chwytaka oraz chwytaka z adaptacyjnymi palcami. “Jego funkcjonalność i budowa, która zawiera złożone komponenty z tworzyw sztucznych pozwala na produkcję selektywnym spiekaniem laserowym,” mówi Klaus Müller-Lohmeier, Head of Advanced Prototyping Technology (Festo AG & Co. KG). Z drukarką FORMIGA P 100, całkowite wspomaganie chwytania może zostać wyprodukowane w jedynie czterech sesjach produkcyjnych.

WYNIKI

Rozwiązanie EOS pozwala na bezpośrednie łączenie w sobie funkcji, które ostateczny produkt musi posiadać. Jest to korzystne, ponieważ zmniejsza liczbę części i dodatkowych kosztów montażu. “Dzięki swobodzie w projektowaniu, którą daje nam proces spiekania laserem, możemy wyprodukować ruchome, elastyczne, ale także specjalnie sztywne kształty – tak jak występują one w naturze. Nasi projektanci mogą pracować bez konieczności obserwowania restrykcji związanych z technikami konwencjonalnego wytwarzania i są całkowicie skoncentrowani na wdrażaniu zbadanych zasad natury,” dodaje Müller-Lohmeier. Ponadto, chwytak jest bardzo ekonomiczny, ponieważ jest około 80% lżejszy niż konwencjonalne chwytaki wykonane z metalu. Powodem tego jest przyrostowe wytwarzanie tworzyw sztucznych, które pozwala na produkcję zwłaszcza lekkich, elastycznych ale bardzo mocnych struktur. Badania pokazały, że elementy chwytające mogą wytrzymać więcej niż pięć milionów cykli zginania. Wytwarzanie przyrostowe zawsze oznacza produkcję o mniejszej liczbie narzędzi. “Jak opłacalne to jest, pokazuje projekt klienta, w którym wyprodukowaliśmy 12 000 komponentów, używając laserowego spiekania jako alternatywnej technologii.

Produkcja bez narzędzi zaoszczędziła 40% kosztów jednostkowych w porównaniu z formowaniem wtryskowym. Wszystkie części zostały skończone w ciągu jednego tygodnia w jedynie czterech etapach pracy. Produkcja konwencjonalna zajęłaby dwa miesiące,” wyjaśnia Müller-Lohmeier. Ponadto, dalsze koszty materiałów zapasowych i urządzeń są zmniejszone i nie pojawia się opóźnienie związane z produkcją narzędzi. To pozwala FESTO na rozpoczynanie ich produkcji o wiele szybciej. Nowoczesne zrobotyzowane ramię jest jednym z przykładów jak głównie cyfrowy proces jest wdrożony w produkcję przemysłową. Müller-Lohmeier dodaje: “W tym momencie, także używamy technologii SLS coraz częściej do projektów, które aż proszą się o ograniczoną roczną liczbę skomplikowanych części. W takich przypadkach, proces ten jest dla nas prawdziwą alternatywą dla istniejących, często opierających się na narzędziach metod.”

Źródło: EOS GmbH
 
Tłumaczenie: BIBUS MENOS we współpracy ze Stefanem Szawarejko (Katedra Konstrukcji Maszyn i Pojazdów, Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej)