SLS 3D打印助力自动化生产机器人制造商ARMA
本篇文章,通过日本制造商的机器人部门ARMA,了解Fuse系列产品如何在竞争激烈的机器人市场,提供突破性的解决方案。
机器人零部件需要在强度和重量之间找到平衡。零件必须足够坚固,以应对所处理产品的重量,同时又要轻便灵活,以便于操控。此外,机器人还需根据不同形状的产品进行定制,以确保能够灵活操作各种物品。
位于日本岐阜的FIT公司在这一挑战面前找到了突破性的解决方案。FIT不仅成功地制造了机器人组件,还围绕末端执行工具(EOAT)建立了一个完整的业务。FIT的新机器人部门ARMA,充分利用了Fuse系列选择性激光烧结(SLS)技术的独特能力,制造出不仅可以替代传统金属末端执行工具的机器人组件,还在生产、设计、产品等多个方面进行了改进。
末端执行工具:机器人的重要组成部分
这款抓手组件使用ARMA的Fuse系列SLS 3D打印机,以尼龙12粉末(Nylon 12 Powder)打印而成,具有强度高、耐用且轻便的特点。像这样的3D打印末端执行工具组件,使公司能够为各种不同形状和重量的产品提供按需定制的机器人解决方案。
随着在线购物和大规模仓储分发模式成为产品到达消费者的主流方式,捡取与放置机器人(pick-and-place robots)的需求特别高。由于产品种类繁多——数十万种不同的SKU——每种产品可能具有不同的重量、形状和包装类型,因此定制化的机器人末端执行工具变得至关重要。然而,定制化设计和生产机器人的末端执行工具,对传统的制造工艺提出了严格的要求。
借助SLS 3D打印技术,ARMA可以以更大的自由度设计组件。通过利用这些设计可能性,ARMA优化了部件的轻量化,同时保持了强度和灵活性。
使用Fuse系列和尼龙12粉末(Nylon 12 Powder)打印,ARMA将抓手和末端效应器部件的重量减少了40%。无论是用尼龙替代金属部件,还是在部件内部使用蜂窝结构,都为部件的成功生产做出了贡献。
“对于ARMA的抓手,尼龙12粉末提供的强度完全足够,”
—— Takashi Furuta FIT和ARMA的首席执行官
多种生产方法:提升制造效率和灵活性
这些组件都是由Furuta的团队使用Fuse 1打印机和尼龙12粉末(Nylon 12 Powder)打印的,其中一些经过了蒸汽抛光处理,以提高其外观和耐用性,从而创造出真正的终端使用质量产品。
自2016年以来,Furuta就开始将3D打印技术融入了公司的设计和制造过程中。公司生产许多金属组件,同时采用各种3D打印技术。不同的3D打印方法为制造过程提供了不同的优势。Furuta表示:“我们使用FDM技术快速生产单件产品。而在大规模生产时,我们则使用Fuse 1。”
当FIT在2022年开始使用Fuse系列打印机时,Furuta意识到,SLS打印部件的强度和质量将为他的业务带来新的机遇。Furuta说:“[其他技术]无法与Fuse 1的质量相媲美,特别是在设计自由度、各向同性、表面处理和强度方面。”
Fuse系列打印机提供的尺寸精度使Furuta能够轻松设计用于组件的部件,因为他对Fuse系列的可靠性和一致的公差充满信心。
蒸汽抛光:提升外观质量+装配更方便
蒸汽抛光可以改善SLS 3D打印部件的表面质量,并有助于提高它们在终端使用环境中的耐用性,特别是在这些部件可能暴露于光线、液体或化学品的情况下。
SLS部件在强度方面达到终端使用的质量标准,但许多客户更倾向于使用先进的后处理方法来改变部件的表面,去除SLS技术带来的表面粗糙度。
ARMA采用了蒸汽抛光技术,这是一种将部件浸泡在蒸汽化化学溶剂中的方法,这种溶剂会对3D打印材料进行控制化学熔化,填补微小的空隙,形成平滑光泽的外壳。值得注意的是,这种抛光效果不仅限于可视的几何形状,使其适用于具有内部通道或其他负特征的复杂部件。ARMA使用AMT PostPro SF50来实现光滑的表面处理,使尼龙12粉末组件更容易集成到装配中。
减少组件数量以保障供应链稳定
SLS打印机具有自支撑的打印床,因此部件可以采用一体式设计,减少对外部承包商提供多个部件的依赖,保障了ARMA的供应链稳定。
通过限制组成末端执行器或机器人组件的单独部件数量,ARMA能够减少供应链问题对生产或分发的影响。
Fuse SLS生态系统体积小巧,需要的基础设施非常少,可以在办公室或工厂环境中使用。即使对于像ARMA这样刚刚开始建立客户基础的公司,内部引入这种生产解决方案也是可行的。在大规模生产方法成本过高或复杂的低量生产情况下,内部SLS 3D打印是完美的解决方案。
功能与美学的完美结合
Furuta 比较内敛,但在谈到Fuse时,他脸上挂着微笑,简单地说:“Fuse 1 很好玩
SLS技术去除了设计限制,加上整个SLS生态系统的高效工业力量,令Furuta颇感吸引,他希望通过Fuse继续“追求功能性并消除多余的特性”。
SLS 3D打印技术为制造强度高、耐用的终端使用部件打开了新的可能性,这些部件能够替代金属组件。通过将生产手段引入公司内部并控制供应链,可以让产品研发团队变得更加灵活,减少风险,并更好地把握新机会。