Effizienzen freisetzen: End-of-Arm-Tooling (EOAT) und 3D-Druck in der industriellen Automatisierung

EOAT ist nicht auf das Greifen von Objekten an Fließbändern beschränkt. Es kann auch für andere Aufgaben eingesetzt werden, etwa für die Ausstattung eines Roboterarms mit einer Kamera für die Qualitätskontrolle.

Hier sind einige gängige Verwendungszwecke für EOAT:

Werkstückhalterungen oder Greifer: Greifer sind zum Halten und Transportieren von Gegenständen bestimmt. Sie können von 2-Finger-Greifern bis hin zu komplexeren Konfigurationen reichen. Greifer und Werkstückhalterungen machen den größten Teil der industriellen Endeffektoren aus.

Werkzeuge für den statischen Betrieb: Diese Werkzeuge werden für Aufgaben wie Schweißen, Bohren oder Biegen von Metall verwendet. Sie sind oft stationär oder in einer bestimmten Positioniert fixiert.

Beobachtungsinstrumente: EOAT kann mit Kameras und Sensoren ausgestattet sein, um andere Arbeitsprozesse für Aufgaben wie Qualitätskontrolle, Teileerkennung und Materialhandhabung zu überwachen.

Applikatoren und Sprühgeräte: Werkzeuge wie Farbsprühgeräte oder Klebstoffapplikatoren werden z. B. für Lackierarbeiten oder zum Auftragen von Klebstoff verwendet.

Werkzeugwechsler: Sie ermöglichen Robotern, ohne manuelle Eingriffe zwischen verschiedenen Werkzeugen oder Endeffektoren zu wechseln. Dies ist besonders nützlich bei Anwendungen, bei denen der Roboter mehrere Aufgaben ausführen oder mit verschiedenen Objekten arbeiten muss.

Schraubendreher und Drehmomentschlüssel: Diese Werkzeuge werden für die Befestigung von Schrauben, Bolzen und Muttern bei Montagearbeiten verwendet.

Saugnäpfe oder Vakuumgreifer: Diese werden zum Anheben und Handhaben von Gegenständen mit glatten, ebenen Oberflächen wie Glas oder Blech verwendet.

Schneidewerkzeuge: Für Aufgaben, die das Schneiden oder Abkanten von Materialien erfordern, können Roboter mit Schneidewerkzeugen oder Klingen ausgestattet werden.

Bei der Konstruktion von EOAT müssen Faktoren wie Größe und Gewicht der verarbeiteten Objekte, die erforderliche Präzision, die Produktionsumgebung und Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden. Ziel ist es, die Leistung und Effizienz des Roboters für eine bestimmte Aufgabe zu optimieren.

Objektcharakteristika: Kenntnis der Größe, des Gewichts, der Form und des Materials der Objekte, die der EOAT handhaben wird. Gestalten Sie das Werkzeug so, dass es diese Eigenschaften berücksichtigt und einen sicheren Griff oder eine sichere Interaktion gewährleistet.

Aufgabenstellung: Überlegen Sie, ob der Endeffektor greifen, beobachten, Kraft anwenden, schweißen, schneiden oder andere Aufgaben ausführen muss. Dies wird sich auf das Design des Werkzeugs auswirken.

Verhältnis von Stärke zu Gewicht: Die Stärke des EOAT ist entscheidend dafür, dass der Roboter seine Aufgabe erfüllen kann und dabei die Ausrüstung nicht beschädigt. Eine gleichbleibende Festigkeit bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung kann die Leistung des Roboters in mehrfacher Hinsicht optimieren. Ein leichteres Werkzeug kann dazu beitragen, dass ein Roboter Aufgaben schneller, präziser und mit einem geringeren Energieverbrauch ausführt, was letztlich zu einer höheren Produktivität und Kosteneinsparungen führt. Mit leichteren Werkzeugen können Herstellern außerdem auf kleinere und günstigere Roboter zurückgreifen.

Materialauswahl: Wählen Sie Materialien für EOAT-Komponenten auf der Grundlage von Faktoren wie Festigkeit, Haltbarkeit, Gewicht und Kompatibilität mit der Anwendungsumgebung aus.

Gewichtsverteilung: Verteilen Sie das Gewicht der EOAT-Komponenten so, dass der Roboterarm nicht überlastet wird oder Ungleichgewichte entstehen, die die Genauigkeit und Präzision beeinträchtigen können.

Montage und Kompatibilität: Der EOAT muss so konzipiert sein, dass er sich leicht montieren lässt und mit der Schnittstelle des Endeffektors des Roboters kompatibel ist.

Programmierung und Steuerung: Der EOAT muss mit den erforderlichen Funktionen ausgestattet sein, um eine einfache Programmierung und Integration in das Steuerungssystem des Roboters zu ermöglichen. Dazu gehören die Einrichtung von Greifstrategien, Bewegungsprofilen und die Koordination mit anderen Roboterfunktionen.

Anpassungsfähigkeit und Werkzeugwechsler: Berücksichtigen Sie, ob der EOAT für verschiedene Aufgaben anpassbar sein sollte oder ob er Werkzeugwechsler für den schnellen, automatischen Wechsel von Endeffektoren unterstützen sollte.

Einfache Integration: Stellen Sie sicher, dass der EOAT problemlos in die bestehende Produktionslinie, in kollaborative Robotersysteme oder andere Automatisierungsanlagen integriert werden kann.

Kosteneffizienz und Lieferketten: Bringen Sie Leistung und Funktionen mit dem Budget Ihres Werks und den bedarfsorientierten Vorlaufzeiten in Einklang. Der industrielle 3D-Druck stellt EOAT schnell und kostengünstig On-Demand her, ohne die Leistung des Werkzeugs zu beeinträchtigen.

Langlebigkeit und Wartung: Stellen Sie sicher, dass EOAT-Komponenten, die einem Verschleiß unterliegen, leicht ausgetauscht werden können, und Wartungsverfahren einfach durchführbar sind, um Stillstände zu minimieren.

Der 3D-Druck (Additive Fertigung) hat zu erheblichen Fortschritten bei der Entwicklung und Herstellung von EOAT für Industrieroboter geführt. Der Einsatz der 3D-Drucktechnologie bietet zahlreiche Vorteile, die die Welt des EOAT-Designs grundlegend verändern. Hier finden Sie einige entscheidende Vorteile:

Fertigen Sie Ihr Werkzeug schneller: Fertigen Sie Ihr Werkzeug mithilfe des 3D-Drucks innerhalb von Stunden oder Tagen, während die Lieferzeiten bei einer externen Produktion Wochen oder sogar Monate betragen können. Wenn alleine die Fertigung eines End-of-Arm-Tools 12 Wochen dauert, und insgesamt lediglich 16 Wochen zur Verfügung stehen, um die Produktionszelle in Betrieb zu nehmen, bleiben nur vier Wochen für die Programmierung, Prüfung und Bestätigung, die für die richtige Optimierung des Roboterarms erforderlich sind. Eine frühere Verfügbarkeit Ihres Teils gibt Ihnen mehr Zeit, die Programmierung und Fertigungsverfahren zu optimieren, anstatt Fehler zu beheben.

Digitaler Bestand: Durch die Nutzung des 3D-Drucks können Hersteller ein digitales Repository von EOAT-Designs erstellen und pflegen. Anstatt große Lagerbestände zu halten, können Benutzer Teile in der Cloud speichern und bei Bedarf auf einem beliebigen Netzwerkdrucker drucken.

Wirtschaftlichkeit: In vielen Fällen kann der 3D-Druck die Kosten für die Herstellung von EOAT-Komponenten erheblich senken. Neben dem geringeren Materialabfall fallen auch keine Werkzeugkosten an. Darüber erfordern Anpassungen, Designänderungen und komplexe Geometrien keine zusätzlichen Einstellungen. So ersetzte Dixon Valve beispielsweise maschinell gefertigte Greifer im Wert von 290 US-Dollar durch 3D-gedruckte Verbundstoffgreifer, deren Druck nur 9 US-Dollar kostet.

Größere Designfreiheit: Die Additive Fertigung ermöglicht die Herstellung komplizierter und komplexer Geometrien, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nur schwer oder gar nicht realisierbar sind. Dies eröffnet neue Möglichkeiten in der EOAT-Entwicklung und ermöglicht innovative Lösungen für einzigartige Aufgaben und mehr Optimierungsmöglichkeiten.

Hohe Festigkeit, geringes Gewicht: Der 3D-Druck kann das Gewicht von EOAT-Komponenten erheblich reduzieren. Leichtere Werkzeuge bedeuten eine geringere Belastung für den Roboterarm, einen geringeren Energiebedarf und häufig eine bessere Leistung. Starke, endlosfaserverstärkte Kompositmaterialien ermöglichen leichte Teile, ohne die Festigkeit und Steifigkeit zu beeinträchtigen.

Punktschweißschäfte: Früher kostete ein maschinell bearbeiteter Kupferschaft etwa 2.500 US-Dollar und hatte eine Lieferzeit von 12 Wochen. Da diese Schäfte für die Fertigung so wichtig sind, müssen sie auf Lager gehalten werden, was Platz im Lager beansprucht und Mittel bindet.

Der 3D-Druck der Schäfte in reinem Kupfer verkürzt die Lieferzeit von 12 Wochen auf eine Woche und senkt die Stückkosten von 2.500 US-Dollar auf etwa 350 US-Dollar. Ohne die Notwendigkeit, eine große Menge an Ersatzteilen auf Lager zu halten, kann der 3D-Druck die im Lagerbestand gebundenen Mittel erheblich reduzieren.

Greifzangen aus Kompositmaterial: Durch den Einsatz des Markforged Mark Two 3D-Druckers konnte Dixon Valve erhebliche Kosten- und Zeiteinsparungen bei der Herstellung chemisch resistenter Greifzangen für Roboterarmwerkzeuge erzielen. Diese Greifer werden für den Transfer von Armaturen zwischen Bearbeitungszentren verwendet und müssen bei mehrmaligem Klemmen korrosiven Flüssigkeiten standhalten. Dank der Möglichkeit, einen Roboterarm innerhalb von 24 Stunden umzurüsten, konnte Dixon Valve die Kosten um 96 % und die Vorlaufzeit für die Produktion dieser Komponenten um 93 % senken.

Greifzangen aus Metall: Dixon Valve hat für die Herstellung von End of Arm Tooling (EOAT) für seine Roboterarme ursprünglich 3D-Verbunddrucker von Markforged verwendet, sah sich jedoch mit der Herausforderung konfrontiert, Greifer zu entwickeln, die in der Lage waren, abrasive Oberflächen zu halten, da die Gewinde dieser Greifer aufgrund ihrer Oberflächenhärte, die der von Thermoplasten ähnelt, schnell abgenutzt waren.

Durch den Einsatz des Metal X für den Druck dieser Greifer konnte Dixon Valve die Vorteile des 3D-Drucks nutzen und gleichzeitig die Haltbarkeit der Teile verbessern, wodurch sie der Abrasion durch scharfe Gewinde standhalten können. Durch die Umstellung auf den 3D-Metalldruck konnte Dixon Valve Kosteneinsparungen von 98 % und eine Verkürzung der Vorlaufzeit um 91 % erzielen. Die Greifer sind so hart, dass sie Tausende von Rohrverbindungen aus Edelstahl verarbeiten können, ohne zu verschleißen.

Prozessverbesserungen steigern den Gewinn: Lean Machine, ein Vertragshersteller, war in seiner Fähigkeit eingeschränkt, Fertigungsprozesse für neue Aufträge zu entwickeln. Markforged-Druckern halfen dem Unternehmen, Fertigungszellen mit höheren Kapazitäten in Tagen statt in Wochen herzustellen. Jetzt kann Lean Machine mehr Kunden annehmen und gleichzeitig mehr Teile mit höherem Gewinn produzieren. Sehen Sie sich das folgende Video an, um die 3D-gedruckten Greifzangen aus Carbonfaser von Lean Machine in Aktion zu sehen.

Unbeaufsichtigte Produktion mit EOAT: Athena 3D Manufacturing suchte nach einer Möglichkeit, hochwertige, mit Markforged gedruckte Teile schneller an seine Kunden zu liefern. Das Unternehmen installierte einen kollaborativen Roboterarm, um seine Drucker umzustellen, selbst wenn keine Techniker anwesend waren. Das Ergebnis? Eine Steigerung in der Auslastung der Markforged-Flotte um 40 %.

Unübertroffenes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht bei gedruckten Verbundwerkstoffen: Unsere patentierte Technologie der Endlosfaserverstärkung ermöglicht die schnelle Herstellung von Teilen, die bei einem Bruchteil des Gewichts so fest wie Aluminium sind.

Leichtes Metall ohne großen Konstruktionsaufwand: Unser Metal X System ist die erste Additive Fertigungslösung, die die Metallherstellung schnell, kostengünstig und benutzerfreundlich macht.

Die Verwendung von gebundenem Pulver als Ausgangsmaterial (anstelle von losem Pulver) macht das Markforged Metal X System sicher und benutzerfreundlich. Drucken Sie Edelstahl, Werkzeugstähle, reines Kupfer und Inconel, ohne hochqualifiziertes Fachpersonal oder umfangreiche persönliche Schutzausrüstungen zu benötigen.

Schnelle, einfache Konstruktionszyklen: Nutzen Sie unsere Simulationssoftware, um die Leistung von Teilen aus Carbonfaser-Kompositmaterial, Glasfaser-Kompositmaterial und 17-4PH-Edelstahl schnell zu überprüfen, bevor Sie auf „Drucken“ drücken

Sicherer digitaler Bestand: Markforged ist branchenführend im Bereich der Cloud-Datensicherheit: Wir sind die erste Plattform für die Additive Fertigung, die nach ISO/IEC:27001 zertifiziert wurde.

Wie kann der 3D-Druck von EOAT auf einem Markforged-Drucker Ihre Fertigungsabläufe rationalisieren, die Flexibilität der Lieferkette erhöhen und die Kosten senken?

Unsere Experten können Ihnen bei der Kalkulation helfen, wie viel Geld Sie mit unseren Druckern in Ihrem Betrieb sparen können.