工业：Anubis 3D - 3D 打印的机械臂末端助力提升包装智能化水平
3D 打印的创新型工业机械臂末端助力 Langen Group 减轻其 客户机器人包装生产线的负载
美国大型食品生产商的设备供应商 Langen Group 开始设计机械臂末端工具时,已订购用于抓取包装生 产线的全新机器人。设计出的工具要能够支持机器人夹取包装好堆放在一起的饼干,然后将其放入纸 箱。工程师在设计过程中遇到了难题,即设计出的工具必须极为轻量化。借助增材制造,这个似乎无 法解决的问题却能迎刃而解,毫不费力。Anubis 使用 EOS 系统为 Langen Group 开发出一种更巧妙的 解决方案。
面临的挑战
为达到最大速度并且避免出现机 器人重心不稳的情况,工具重量 加上产品本身的重量不能超过两 千克。但是,生产线上十包饼干 产生的最大负荷是 1.5 千克。因 此,需要设计出一款重量不超过 500 克的理想工具。“使用铝和 金属板材无法满足这些要求。若 要使用较重的金属工具,他们就 要重新订购较大型的机器人,而 这类机器人的成本会更高,而且 他们的时间也极其紧迫。” Anubis 总裁 Tharwat Fouad 表示。 此外,该工具还需要快卸快接,以便操作员从一种规格的工具切 换为另一规格,消除螺钉和螺母 增加的装配时间。“总而言之, 有两种完全不同的配置,两种不 同的形状和三种包装箱尺寸,即 可一次夹取的两个小包装箱和一 个大包装箱。”Fouad 表示。 “他们想要的是能解决所有问题 且重量不超过五百克的单一工 具,而且希望尽快生产出来。”
与之前的项目一样,Fouad 和他 的团队花费了一部分时间对市场 进行调查,评估何种制造技术能 够最大程度地满足客户需求。 “我们发现,大多数制造商购买 塑料增材制造技术的目的是为了 实现快速成型。”Fouad 表示。 “但是,我们的目的则完全不 同。我们设想了制造功能性最终 用途组件的各种可行方案,并认 为工业 3D 打印技术是此类应用 的理想之选。
解决方案
决定购买增材制造系统后, Fouad 对市场上各种不同类型的 设备进行了详细分析,最终选定 了 EOS 的 FORMIGA P 100 系统。 “在交付后的几天内,EOS 帮助 我们将系统投入运行。这个系统 非常容易掌握。EOS 为我们提供 了全程指导,直到我们熟练掌握 了设备的操作。如今,几年过去 了,我们仍然为当初的决定感到 欣慰。”
“普及增材制造所面临的最大挑 战是,”Fouad 表示,“改变持 续了数十年的思维模式。从金属 转换为塑料是可行的,以一种科 学的方式转换尤为如此。用户只 需关注零部件的几何形状,而无 需顾虑传统制造工艺所涉及的零 部件复杂性问题。EOS 技术不受 这种约束。”
安装在机器人上的完全 真空的双箱版组件。 (来源:Anubis 3D)
对于 Fouad 制造最终用途产品的愿 景而言,材料选择也同样重要 - 例如,EOS 粉床烧结技术可使用 工程级聚酰胺、聚苯乙烯、热塑 性弹性体和聚芳醚酮等材料。 “这个系统便于我们使用业内广 泛采用的材料构建几乎无数个零 部件。”Fouad 表示。它使用配 备精密光学部件的强大激光器,快 速、精确地生产零部件。在此,激 光束可以逐层烧结粉末材料,从而 生产出高度复杂的零部件。
EOS 技术的优势很快凸显出来。 Anubis 初步取得了多项成果,其 中之一便是用于吹塑成型应用的 机械臂末端工具,按 Fouad 的说 法,这激发了他们团队的灵感, 并拓宽了应用塑料增材制造技术 的思路。之后他们还为注塑成型 和瓶装包装客户设计了多种类似 工具,以及各种支架和支撑结 构,帮助 Anubis 在业内和其他行 业赢得了创新者的美誉。鉴于 此,该公司又从 EOS 购买了另外 两套系统。
成果
在帮助 Langen Group 为大型美国 食品制造商提供设备的案例中,
Anubis 没有采用较为传统的金属 真空托盘和护罩(需要花费数月 来设计和制造),而是设计出一 套更为轻量化、更简化的组件, 其抓取力是传统真空夹具的四 倍。新工具的增材制造、装配和 测试仅用了一周时间。
主要真空零部件采用的材料是尼 龙 12(EOS 的 PA 2200 材料), 因其具有良好的弹性、能够承受 碰撞负荷,而且还获得 USP Class VI 认证,可直接接触食品。真空 杯的壁厚在2mm至3.5mm之 间,不同部分之间会有所变化。 借助可系统性地优化结构设计的 软件程序,设计出特别适合工业 3D 打印的零部件,这些零部件遵 照几何形状的线条,并根据力度 和/或弹性需求对厚度进行了调 整。“我们采用 EOS 技术生产出 外形经过重新设计的产品,产品 效果惊人,夹具的吸力之大足 以承受人的体重。”Fouad 称。 “我们的客户以前从未见过如此 卓越的性能。”
我们将真空夹具交付给 Langen Group,并在食品生产商的工厂 中将其安装在刚刚到货的机器人
上。“要设计和制造出满足我们 抓取要求的工具,同时又不超出 机器人负荷限制,这在以前简直 是天方夜谭。”Langen Group 工 程经理 Robert Husnik 表示。“如 今,借助塑料增材制造带来的 自由度,我们可以将不可能变成 现实。”
下载
