Destaque do aplicativo:Impressão 3D para garras robóticas

[Crédito da imagem:Schmalz]

A impressão 3D é uma das tecnologias centrais que promovem as capacidades da robótica industrial. Ele permite maior liberdade de design, menor custo e menor tempo de espera na produção de pinças e efetores de extremidade personalizados para aplicações robóticas.

E com a customização sendo uma nova norma em robótica e automação, a impressão 3D oferece uma solução para pinças customizadas econômicas, sem grandes investimentos em moldes ou usinagem CNC.

Abaixo , mergulhamos nos benefícios da impressão 3D para garras e como diferentes empresas estão usando a tecnologia para criar designs avançados de garras e obter uma produção mais rápida e barata.

Dê uma olhada nas outras aplicações cobertas nesta série:

Impressão 3D para trocadores de calor

Impressão 3D para rolamentos

Impressão 3D para fabricação de bicicletas

Impressão 3D para Odontologia Digital e Fabricação de Alinhador Transparente

Impressão 3D para implantes médicos

Foguetes impressos em 3D e o futuro da fabricação de naves espaciais

Impressão 3D para Fabricação de Calçados

Impressão 3D para componentes eletrônicos

Impressão 3D na Indústria Ferroviária

Óculos impressos em 3D

Impressão 3D para produção de peças finais

Impressão 3D para suportes

Impressão 3D para peças de turbinas

Como a impressão 3D permite componentes hidráulicos de melhor desempenho

Como a impressão 3D apóia a inovação na indústria de energia nuclear

Impressão 3D para cabines de aeronaves

Impressão 3D e a evolução das garras robóticas

Com o uso crescente de robôs na fabricação, garras robóticas - essencialmente braços de robôs - estão evoluindo para atender às necessidades de aplicações avançadas nas indústrias automotiva, eletrônica e de processamento de alimentos.

Essa evolução levou ao desenvolvimento de garras robóticas personalizadas mais leves, com maior capacidade de carga e recursos de segurança.

Atender às necessidades de garras avançadas, no entanto, está se tornando cada vez mais desafiador para as tecnologias de manufatura tradicionais. Por causa das economias de escala, a fabricação tradicional pode ser muito cara quando a empresa precisa apenas de um pequeno lote de garras. Além disso, a personalização de garras se mostra difícil e cara de se conseguir com tecnologias convencionais, como a moldagem por injeção.

A impressão 3D, graças à sua flexibilidade e rapidez, abre novas possibilidades para a fabricação de pinças.

Os benefícios das garras impressas em 3D

Peso leve

Com os robôs se tornando cada vez menores, projetar garras menores e mais leves para caber em tais robôs se tornou uma prioridade para muitos fabricantes. Uma maneira pela qual a impressão 3D pode ajudar é produzindo garras que podem fazer mais enquanto pesam menos.

Com a impressão 3D, os fabricantes podem projetar novas formas e geometrias que requerem menos material e podem usar materiais leves, como fibra de carbono, para reduzir ainda mais o peso da garra. Embora a impressão 3D permita a redução de peso, ela também permite o design das garras com a mesma ou maior capacidade de carga. Menor peso, aliado a maior capacidade de carga, significa movimentos mais rápidos de um robô e tempos de ciclo mais curtos, que são os principais objetivos dos usuários da tecnologia robótica.

Personalização

Os robôs modernos são cada vez mais usados ​​para melhorar a eficiência em um ambiente de alta combinação e baixo volume, onde há um alto nível de personalização. Freqüentemente, não há soluções padrão de encaixe disponíveis no mercado, portanto, para muitas aplicações, as garras robóticas terão que ser projetadas de maneira personalizada. A impressão 3D é uma tecnologia ideal para personalizar garras robóticas. As empresas não precisam investir em ferramentas personalizadas caras - em vez disso, podem criar projetos individuais e produzi-los diretamente em uma impressora 3D. Isso também significa que a impressão 3D de pinças personalizadas é mais econômica porque não há custos adicionais com ferramentas.

Consolidação de peças

A impressão 3D permite a produção de pinças que antes eram compostas por múltiplas peças, como um único componente. Essa capacidade de consolidar várias peças em uma resulta em uma produção mais barata e mais rápida e também significa que há menos peças separadas para serem montadas.

Segurança

A segurança das garras robóticas é outro elemento que pode ser melhorado com a impressão 3D. À medida que os robôs colaborativos se tornam mais populares, é crucial projetar garras robóticas que sejam seguras para usar com colegas de trabalho humanos. A flexibilidade de design proporcionada pela impressão 3D facilita o design de uma caixa arredondada para garras sem cantos vivos, o que pode ser difícil para processos convencionais. Além disso, permite que os engenheiros testem vários projetos, de forma rápida e econômica, para garantir a segurança máxima da pinça.

5 exemplos de impressão 3D para garras robóticas

1. Uma garra 86 por cento mais leve

Descrever os benefícios das garras impressas em 3D é uma coisa, mas explorar como a tecnologia é usada em aplicações da vida real é outra bem diferente. Por exemplo, o especialista em impressão 3D Kuhn-Stoff GmbH &Co KG provou que a impressão 3D pode reduzir o peso da garra em 86 por cento e os custos de fabricação em até 50 por cento. A empresa usou a tecnologia de polímero Powder Bed Fusion (PBF) para produzir uma pinça brônquica leve, mas durável, para a Wittmann Robot Systeme GmbH. A tecnologia PBF usa um laser para derreter e fundir camadas de pó de polímero para criar um objeto.

Anteriormente, a pinça era feita de alumínio, tubos de borracha e vários elementos de conexão, resultando em altos custos de produção. Ao redesenhar a garra para impressão 3D, a equipe de Kuhn-Stoff conseguiu reduzir o número de componentes de 21 para 2 e os imprimiu em 3D em material de náilon.

Menos componentes significam que menos material é necessário para a produção, tornando a impressão 3D um processo mais rápido e barato.

Somando-se a esses benefícios está a capacidade de integrar dutos pneumáticos e conectores na placa de base.

A pinça impressa em 3D também provou ser durável. Kuhn-Stoff relata que foi testado em cinco milhões de ciclos, sem nenhuma falha ou defeito detectado.

2. IAM 3D Hub 3D imprime uma garra robótica para aplicações de produção automotiva

Outro exemplo que ilustra a flexibilidade da impressão 3D vem do hub de inovação digital espanhol, IAM 3D Hub, que usou a tecnologia para melhorar a funcionalidade das garras.

As garras convencionais são sistemas extremamente complexos, apresentando um grande número de componentes. Isso pode levar a custos de aquisição mais elevados, ao mesmo tempo que aumenta o risco de falha, devido à necessidade de manutenção adicional e ajuste contínuo e constante.

É por isso que o IAM 3D Hub partiu em uma jornada para reduzir isso complexidade por meio da impressão 3D.



Produzir as garras aditivamente, usando a tecnologia HP Multi Jet Fusion, ajudou a equipe do IAM 3D Hub a reduzir o número de peças em cada garra, incluindo conduítes, conectores, ímãs e outros elementos, em mais de 80 por cento, enquanto simultaneamente reduzia o espaço necessário para o sistema operar.

Ao redesenhar o mecanismo de acoplamento, a nova garra também facilita uma conexão mais rápida com o robô, reduzindo o processo e o tempo de instalação em 40 por cento.

3. Schmalz personaliza garras com impressão 3D e software

A empresa alemã Schmalz começou seu alcance no mundo da tecnologia de vácuo e pega há mais de 30 anos. Em sua jornada para se tornar líder no setor, a empresa adotou a impressão 3D para o desenvolvimento de produtos e produção de pequenas séries.



A equipe da Schmalz entendeu que, à medida que a automação impacta cada vez mais o ambiente de produção, novas e exclusivas aplicações de manuseio exigem novos dispositivos de preensão individuais. Como resultado, uma pinça de tamanho único não pode atender aos requisitos de diferentes aplicações de automação perfeitamente.

Esta constatação levou ao desenvolvimento de um sistema que permite o design rápido e fácil de pinças personalizadas. Por meio da parceria com a empresa de software Trinckle 3D, a Schmalz desenvolveu um aplicativo que permite aos seus clientes personalizar as garras a vácuo.

A configuração completa da garra específica para o caso de uso leva cerca de 10 minutos e não requer nenhum conhecimento em software CAD clássico ou design para impressão 3D.

A tecnologia de impressão 3D é a chave para uma produção econômica e rápida de designs gerados pelo aplicativo da Schmalz. Por exemplo, as novas garras reduzem a interferência de manuseio ao incorporar a orientação do ar ao design da garra.

Desta forma, a Schmalz produz pinças leves, robustas e, o que é mais importante, customizadas em um curto espaço de tempo. Conectada a robôs e cobots leves, a solução Schmalz pode armazenar cargas de até 10 quilos.

4. Uma pinça impressa em 3D acelera as trocas de linha de embalagem

As linhas de embalagem devem ser flexíveis, especialmente quando há trocas frequentes de produtos. Alcançar essa flexibilidade, no entanto, geralmente é mais fácil de falar do que fazer. Em alguns casos, um processo de troca de produto pode levar vários dias, até que uma nova garra adequada seja feita.

A Carecos Kosmetic GmbH é uma empresa que enfrentou este desafio e encontrou uma solução em impressão 3D.

Durante as mudanças, a empresa precisava de novas pinças feitas para as máquinas de embalagem que pegariam as tampas e as aparafusariam nos frascos. Tradicionalmente, a empresa usinava as garras de alumínio, que custavam até 10.000 euros por peça e levavam cerca de seis semanas para serem fabricadas.

Considerando um lead time tão longo, a empresa buscou uma solução alternativa que pudesse produzir as garras com mais rapidez. Carecos Kosmetic voltou-se para a impressão 3D da extrusão material e foi capaz de produzir uma pinça dentro de 12 horas. A empresa também economizou até 85 por cento do custo e 70 por cento do tempo de fabricação ao mudar para a impressão 3D de polímero. Como um bônus adicional, as garras de plástico impressas também são sete vezes mais leves do que as de metal.

5. Impressão 3D para garras robóticas macias

A robótica suave é um campo da robótica que usa materiais flexíveis, como TPU e silicone, para criar garras leves e elásticas. Para garras robóticas macias, a impressão 3D oferece uma combinação única de liberdade de design, materiais macios e pequenas séries. Uma empresa que desenvolveu expertise neste campo é a ACEO, uma divisão da gigante química alemã Wacker Chemie AG. A ACEO desenvolveu uma tecnologia de impressão 3D de silicone que usa uma técnica "drop-on-demand", semelhante à impressão 3D a jato de tinta. O processo começa com a deposição de gotículas do material em forma de camada única, que depois é curada com luz ultravioleta. A próxima camada de gotículas de silicone é então aplicada e a luz ultravioleta a une à anterior. O processo é repetido até que o objeto seja concluído.

A start-up alemã Formhand desenvolveu uma garra universal para aplicações multifuncionais em todas as indústrias, usando a impressão 3D de silicone da ACEO. A equipe usou o serviço da ACEO para fazer o protótipo de vários designs de garras. Graças à tecnologia, eles foram capazes de criar componentes personalizados com rapidez e baixo custo.

Olhando de forma mais ampla, a impressão 3D de garras robóticas macias abre o caminho para a miniaturização de garras e designs multimateriais. No futuro, esses sistemas podem ser usados ​​na manutenção de motores a jato e em cirurgias minimamente invasivas.

Levando as garras robóticas para o próximo nível com a impressão 3D

À medida que cresce a necessidade de pinças robóticas mais versáteis, a impressão 3D oferece uma solução que oferece pinças personalizadas, leves e ágeis. Essas garras são mais baratas e rápidas de produzir, o que dá aos fabricantes mais flexibilidade para experimentar designs e integrar funcionalidades adicionais.

Crucialmente, as garras impressas em 3D agregam valor ao sistema robótico geral, ajudando a tornar os robôs mais leves e menores. A evolução da tecnologia de garras robóticas certamente continuará, dadas as tendências recentes de manufatura inteligente e digital, e a impressão 3D será o método ideal para levar os designs de garras para o próximo nível.