Maximice la eficiencia: herramientas de fin de brazo (EOAT) e impresión 3D en la automatización industrial

Las EOAT no se limitan a sujetar objetos en cadenas de montaje, sino que pueden diseñarse para otras tareas, como equipar un brazo robótico con una cámara para el control de calidad.

Estos son algunos de los usos habituales de las EOAT:

Sujeción de piezas o pinzas: las pinzas están diseñadas para sujetar y transportar objetos. Abarcan desde pinzas de dos dedos hasta configuraciones más complejas. Las pinzas y la sujeción de piezas representan la mayor parte de los efectores terminales industriales.

Herramientas de funcionamiento estático: estas herramientas se utilizan para tareas como soldar, taladrar o doblar metal. Suelen ser estacionarias o fijas en una posición determinada.

Herramientas de observación: Las EOAT pueden incluir cámaras y sensores para observar otros procesos de trabajo en tareas como la inspección de calidad, el reconocimiento de piezas y la manipulación de materiales.

Aplicadores y pulverizadores: herramientas como los pulverizadores de pintura o los aplicadores de adhesivo se utilizan en aplicaciones como la pintura o la dispensación de pegamento.

Cambiadores de herramientas: permiten a un robot cambiar entre diferentes herramientas o efectores terminales sin intervención manual. Esto resulta especialmente útil en aplicaciones en las que el robot debe realizar varias tareas o trabajar con distintos objetos.

Destornilladores y aprietatuercas: estas herramientas se utilizan para fijar tornillos, pernos y tuercas en operaciones de montaje.

Ventosas o pinzas de vacío: se utilizan para levantar y manipular objetos con superficies lisas y planas, como vidrio o chapa.

Herramientas de corte: en las tareas que implican cortar o recortar materiales, los robots pueden estar equipados con herramientas de corte o cuchillas.

El diseño de una EOAT debe tener en cuenta factores como el tamaño y el peso de los objetos que se manipulan, la precisión requerida, el entorno de producción y consideraciones de seguridad. El objetivo es optimizar el rendimiento y la eficacia del robot para una tarea específica.

Características de los objetos: conocer el tamaño, el peso, la forma y el material de los objetos que manipulará la EOAT. Diseñe la herramienta de forma que se adapte a estas características, garantizando un agarre o interacción seguros.

Requisitos de la tarea: valore si el efector terminal tiene que agarrar, observar, aplicar fuerza, soldar, cortar o realizar otras funciones. Esto repercutirá en el diseño de la herramienta.

Relación peso/resistencia: La resistencia de una EOAT es fundamental para que el robot pueda realizar su trabajo sin dañar el equipo. Mantener la resistencia al tiempo que se aligera el peso puede optimizar el rendimiento del robot de varias maneras. Una herramienta más ligera puede ayudar a un robot a realizar tareas con mayor rapidez, precisión y menor consumo de energía, lo que en última instancia se traduce en una mayor productividad y ahorro de costes. Una herramienta más ligera también permite a los fabricantes utilizar robots más pequeños y baratos.

Selección de materiales: elija los materiales de los componentes de la EOAT en función de factores como la resistencia, la durabilidad, el peso y la compatibilidad con el entorno de uso.

Distribución del peso: equilibre el peso de los componentes de la EOAT para no sobrecargar el brazo robótico ni provocar desequilibrios que puedan afectar a la exactitud y la precisión.

Montaje y compatibilidad: diseñe la EOAT para que sea fácil de montar y compatible con la interfaz del efector terminal del robot.

Programación y control: diseñe la EOAT con las características necesarias para permitir una fácil programación e integración con el sistema de control del robot. Esto incluye la configuración de estrategias de agarre, perfiles de movimiento y coordinación con otras funciones del robot.

Adaptabilidad y cambiadores de herramientas: valore si la EOAT debe ser adaptable a diferentes tareas o si debe admitir cambiadores de herramientas para un cambio rápido y automatizado de los efectores terminales.

Facilidad de integración: asegúrese de que la EOAT pueda integrarse fácilmente en la línea de producción existente, en los sistemas de robots colaborativos o en otros equipos de automatización.

Rentabilidad y cadenas de suministro: elija un rendimiento y unas prestaciones en consonancia con el presupuesto de su fábrica y las necesidades de plazos de entrega. La impresión 3D industrial fabrica herramientas EOAT bajo demanda de forma rápida y económica sin comprometer el rendimiento de la herramienta.

Durabilidad y mantenimiento: asegúrese de que los componentes de la EOAT susceptibles de desgaste puedan sustituirse fácilmente y de que los procedimientos de mantenimiento sean sencillos para minimizar el tiempo de inactividad.

La impresión 3D, o fabricación aditiva, ha supuesto avances significativos en el diseño y la producción de las EOAT para robots industriales. La tecnología de impresión 3D ofrece numerosas ventajas, lo que la convierte en un elemento de cambio en el mundo del diseño de las EOAT. He aquí algunas de las principales ventajas:

Consiga su herramienta más rápido: con la impresión 3D puede obtener una herramienta en cuestión de horas o días, mientras que los plazos de entrega de la producción subcontratada pueden ser de semanas o incluso meses. Si se tardan 12 semanas en fabricar una herramienta de fin de brazo y hay 16 semanas para poner en marcha la unidad de producción, solo quedan cuatro semanas para la programación, las pruebas y la confirmación necesarias para optimizar correctamente el brazo robótico. Tener la pieza antes le da más tiempo para optimizar la programación y averiguar el rendimiento del flujo de trabajo en lugar de solucionar problemas.

Inventario digital: con la impresión 3D, los fabricantes pueden crear y mantener un repositorio digital de diseños de herramientas EOAT. En lugar de mantener un gran inventario físico, los usuarios pueden almacenar las piezas en la nube e imprimirlas bajo demanda en cualquier impresora conectada a la red.

Rentabilidad: en muchos casos, la impresión 3D puede reducir significativamente el coste de producción de los componentes de la EOAT. Además de reducir el desperdicio de material, no hay costes de herramientas. Además, la personalización, los cambios de diseño y las geometrías complejas no requieren ninguna configuración adicional. Por ejemplo, Dixon Valve sustituyó unas pinzas mecanizadas de 290 dólares por pinzas de composite impresas en 3D cuya impresión solo costó 9 dólares.

Mayor libertad de diseño: la fabricación aditiva permite crear geometrías complejas que pueden ser difíciles o imposibles de conseguir con los métodos de fabricación tradicionales. Esto abre nuevas posibilidades para el diseño de las EOAT, permitiendo soluciones innovadoras para tareas únicas y mayores niveles de optimización.

Alta resistencia y bajo peso: la impresión 3D puede reducir considerablemente el peso de los componentes de las EOAT. Las herramientas más ligeras suponen menos esfuerzo para el brazo del robot, menos potencia necesaria y, a menudo, mejoran el rendimiento. Los resistentes composites reforzados con fibra continua permiten fabricar piezas ligeras sin comprometer la resistencia y la rigidez.

Mangos para soldar por puntos: antes, un mango de cobre mecanizado costaba unos 2500 dólares la pieza y tenía un plazo de entrega de 12 semanas. Dado que estos mangos son cruciales para el montaje, hay que mantener existencias, lo que ocupa espacio en la planta e inmoviliza efectivo.

La impresión 3D de cada mango en cobre puro reduce los plazos de entrega de 12 a 1 semana, y los costes unitarios de 2500 a unos 350 dólares. Sin necesidad de mantener un gran volumen de piezas de repuesto en stock, la impresión 3D puede reducir significativamente la cantidad de capital inmovilizado en inventario.

Mordazas de agarre robóticas de composite: Dixon Valve ha conseguido un importante ahorro de costes y tiempo utilizando la impresora 3D Mark Two de Markforged para crear unas mordazas de agarre resistentes a los productos químicos para el brazo robótico. Estas mordazas se utilizan para transferir accesorios entre centros de mecanizado y deben soportar la exposición a fluidos corrosivos durante los sucesivos aprietes. Gracias a la posibilidad de reequipar un brazo robótico en solo 24 horas, Dixon Valve consiguió reducir los costes en un 96 % y el plazo de producción de estos componentes en un 93 %.

Mordazas de agarre metálicas: Dixon Valve ha utilizado tradicionalmente las impresoras 3D de materiales compuestos de Markforged para producir herramientas de fin de brazo (EOAT) para sus brazos robóticos, pero tuvo dificultades a la hora de crear pinzas capaces de sujetar superficies abrasivas, ya que las roscas de estas pinzas se desgastaban rápidamente debido a que la dureza de su superficie era similar a la de los termoplásticos.

Al adoptar la Metal X para imprimir estas pinzas, Dixon Valve mantuvo las ventajas de la impresión 3D al tiempo que mejoraba la durabilidad de las piezas, garantizando que pudieran soportar la abrasión de roscas afiladas. Adoptar la impresión 3D en metal permitió a Dixon Valve conseguir un ahorro de costes del 98 % y una reducción de los plazos de entrega del 91 %. Las mordazas son lo suficientemente duras como para procesar miles de acoplamientos de tubos de acero inoxidable sin desgastarse.

La mejora de los procesos genera beneficios: Lean Machine, un fabricante por contrato, estaba limitado por su capacidad para poner en marcha los procesos de fabricación de los nuevos pedidos. Las impresoras Markforged les permitieron crear unidades de fabricación de mayor rendimiento en días en lugar de semanas. Ahora, Lean Machine puede aceptar más clientes, al tiempo que produce más piezas para obtener mayores beneficios. Eche un vistazo al siguiente vídeo para ver en acción las mordazas de fibra de carbono impresas en 3D de Lean Machine.

Fabricación sin supervisión con EOAT: Athena 3D Manufacturing buscaba formas de hacer llegar más rápidamente a sus clientes piezas de calidad impresas con Markforged. Instalaron un brazo robótico colaborativo para cambiar sus impresoras, incluso sin la supervisión de un técnico. ¿Cuál es el resultado? Un aumento del 40 % en la utilización de su flota Markforged.

Incomparable relación peso‑resistencia de los composites impresos: nuestra tecnología patentada de refuerzo de fibra continua (CFR) puede producir rápidamente piezas tan resistentes como el aluminio con un peso mucho menor.

Metal ligero sin necesidad de dedicar mucho tiempo al diseño: nuestro sistema Metal X es la primera solución de fabricación aditiva que hace que la fabricación de metal sea rápida, rentable y fácil de usar.

El uso de polvo aglomerado (en lugar de polvo suelto) como materia prima hace que el sistema Metal X de Markforged sea seguro y fácil de usar. Imprima acero inoxidable, aceros para herramientas, cobre puro e Inconel sin tener que contratar a operarios altamente cualificados ni usar EPI de coste elevado.

Ciclos de diseño rápidos y sencillos: utilice nuestro software de Simulación para validar rápidamente el rendimiento de los compuestos de fibra de carbono, los compuestos de fibra de vidrio y las piezas de acero inoxidable 17-4PH antes de pulsar "imprimir"

Inventario digital seguro: Markforged es líder del sector en seguridad de datos en la nube: somos la primera plataforma de fabricación aditiva en obtener la certificación ISO/IEC:27001.

¿Cómo puede la impresión 3D de las EOAT con una impresora de Markforged agilizar sus operaciones de fabricación, añadir flexibilidad a la cadena de suministro y reducir costes?

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