Nyomtatott megfogó rendszer gyorskioldóval csomagolósori robotokhoz
A Farason Corporation több mint harminc éve tervez és szállít automatizált, egyedi gép- és robotrendszereket gyárak számára Észak-Amerikában, Ázsiában, Dél-Amerikában és Európában. A Farason csapata Markforged 3D nyomtatókkal bővítette a tervezési és gyártási lehetőségeit, összhangban a Farason azon elkötelezettségével, hogy olyan egyedi megoldásokat kínáljon, amelyek szorosan az ügyfelek előtt álló kihívásokhoz igazodnak. A Markforged CFR kompozit nyomtatás segítségével gyorsan cserélhető vákuumos megfogó rendszert terveztek és nyomtattak csomagolósori robotokhoz.
Videó: Folyamatos karbonszállal erősített Onyx (darabolt szénnel töltött PA6) alapanyagú, gyorsan cserélhető szerszámtartó és megfogó rendszer munka közben
A kihívás
Tekintettel arra, hogy a mozgatandó csomagolt áruk (töltött samponos palackok) nehezek és szabálytalan alakúak voltak, valamint gyorsan haladtak a soron, a hagyományos, polcos, erre a feladatra méretezett csomagolási megoldások túl nagy súlyt jelentettek a robot terhelhetőségének arányában. Ez megakadályozta a ciklusidő és mozgatási távolság célok elérését. Ezen túlmenően a széles termékválaszték miatt szükség volt arra, hogy a nyomtatott, kompozit megfogó gyorsan cserélhető legyen. A hagyományos, mart Delrin (POM) alkatrész, mint egyetlen megoldás minden termékváltásnál negatív hatással van a gyártási ütemtervre, emellett nem skálázható megfizethető módon, hogy megfeleljen a rendelkezésre álló robotok és a szállított termékcsomagok változtatásainak.
A Farason csapata szerint egyedi karvég szerszámozásra (EOAT) volt szükség, de a hagyományos (egyedileg mart Delrin alkatrészek) elégtelen megoldást jelentettek volna:
- Az alkatrészek költségesek, és még mindig túl nehezek a nagy ciklusszámokhoz.
- A teljesítményre optimalizált EOAT bonyolult, többtengelyes megmunkálást igényel a funkciók biztosításához, ami magasabb költségeket és hosszabb átfutási időt eredményez, ha kiszervezik a gyártást.
- Plusz lépésekkel lehetséges a további súlycsökkentés, azonban ez már a selejt vagy meghibásodás kockázatát növeli, ami további késéseket okozhat.
- Az egyedi karvég megfogók egyszeri előállítása nem skálázható az automatizálási platformok és a termékcsomagolás változásainak megfelelően.
A megoldás
Richard Cook, a Farason kutatás-fejlesztési mérnöke a Markforged kompozit 3D nyomtatás képességeit polcos gépelemekkel kombinálva egy egyedi, gyorsan cserélhető szerszámtartó és megfogó rendszert hozott létre. Ezek a hibrid alkatrészek csökkentették egy hagyományos, gyorscserés, vákuumos megfogó rendszer méretét, súlyát és alkatrészszámát, miközben bizonyított megfogó alkatrészeket is integráltak. Richard Cook kiemelte, hogy az eredményül kapott, kis súlyú EOAT-megoldás nemcsak 80 darab/perc termelékenységet ért el, beleértve a 66 centiméter feletti hosszú mozgásokat is, de lehetővé tette a szerszám nélküli cserét a termék felé néző megfogó szerkezetek közötti váltáskor.
Christian Weder, tervezőmérnök kulcsszerepet tölt be a Farasonnál a 3D nyomtatott alkatrészek tervezésében és gyártásában.
„Nagyon jó, hogy 3D nyomtatást választottunk ennek a szerszámnak az alapjául. Lehetővé tette számunkra, hogy gépalkatrészeket is integráljunk, miközben jelentősen csökkentettük az alumínium mennyiségét. Rendkívül fontos volt a súlycsökkentés az elvárt, nagy mozgatási sebesség miatt.” – mesélte Weder.
Onyx és Continuous Carbon Fiber anyagú, gyorsan cserélhető szerszámrögzítő
A Farason Corporation Markforged X7 ipari nyomtatót használ a kompozit alkatrészek gyártásához, nagy várható terhelés esetében folyamatos szénszállal is erősítve az Onyx mátrixanyagot. A Markforged CFR (folyamatos szálerősítéses) technológiájára volt szükségük ahhoz, hogy az összetett alkatrészgeometriát megfelelően erős anyagból legyenek képesek gyártani, beépítve mozgatási és rögzítési funkciókat a polcos alkatrészek integrálásához. Ez a megoldás kiküszöböli a hagyományos szerszámokkal történő többtengelyes megmunkáláshoz szükséges számos beállítási lépést. Ezt követően egyszerű fém alkatrészeket, például alátét- és anyalemezeket, valamint vákuumos megfogó alkatrészeket építettek közvetlenül az összeállításba, hogy megerősített, funkcionális szerszámot állítsanak elő a súlyhatárok túllépése nélkül.
Markforged X7 ipari CFR kompozit 3D nyomtató
Azáltal, hogy lemondtak a költséges, hagyományos gyártásról, a Farason csapat a változó igényeknek megfelelően fejleszthette megoldását. A terv tesztelése és validálása után az új megoldást négy robotra telepítették, hozzáadva egy sor termékhez illő megfogót. A fogadó szerszámtartók 3D nyomtatása lehetővé tette, hogy további lehetőségekkel bővítsék ügyfeleik gyártási képességeit, akár az innovatív megfogó rendszer leszállítása és felszerelése után is. „A 3D nyomtatás – mondja Richard – a robot hasznos teherbírási és tehetetlenségi határain belül tartott minket, végül az a gép szinte szó szerint repült.”
Richard Cook szerint azonban a Farason számára a Markforged CFR kompozit nyomtatók iránti elkötelezettség szempontjából a legfontosabb tényező egyetlen szóban rejlik: a következetességben.
„Tudom, ha az ügyfél egy év múlva felhív, és szüksége van egy másikra, – mondja Richard – akkor le tudom gyártani. A nyomtatott alkatrész passzolni fog, nem lesz más a szilárdsága, nem lesz más a felülete vagy más olyan tulajdonsága, amely kihívást jelenthet a megrendelő számára. Egyszerűen ugyanolyan lesz.”
A Markforged CFR kompozit nyomtatás előnyei a Farason karvég szerszámozási alkalmazásában
- A Farason csapata arról számolt be, hogy a Markforged kompozit nyomtatás a hagyományos CNC marás költség 25%-ának felelt meg.
- Alkatrészcsökkentés: a gyorsszerelési megoldások 3D nyomtatott alkatrészbe történő beépítésével optimalizálták a szükséges gépalkatrészek számát.
- Szerszám nélküli alkatrészcsere
- A könnyebb és nagyobb teljesítményű 3D nyomtatott EOAT több ciklust képes elérni.
- Hetek helyett órák alatt gyártható házon belül; szükség szerint többszörösíthető.
- Az igény szerinti nyomtatás csökkenti a raktározási költségeiket is.
Az eredeti felhasználói interjú a Markforged oldalán jelent meg.
Találja meg az Ön vállalkozása számára legnagyobb értéket biztosító 3D technológiát!
Forduljon a FreeDee szakértő csapatához! Próbálja ki, nézze meg az 3D nyomtatókat és 3D szkennereket a FreeDee irodájában, kérjen tőlünk mintát vagy tesztelje saját modellel ezeket a világszerte népszerű berendezéseket!
