Libérer l'efficacité : L'outillage robotique (EOAT) et l'impression 3D dans l'automatisation industrielle

L'EOAT ne se limite pas à la préhension d'objets sur les chaînes de montage : il peut être conçu pour d'autres tâches, par exemple pour équiper un bras robotisé d'une caméra pour le contrôle de la qualité.

Voici quelques utilisations courantes de l'EOAT :

Porte-pièce ou préhenseurs : les préhenseurs sont conçus pour maintenir et transporter des objets. Il peut s'agir de préhenseurs à deux doigts ou de configurations plus complexes. Les préhenseurs et le porte-pièce représentent la majorité des effecteurs terminaux industriels.

Outils à fonctionnement statique : ces outils sont utilisés pour des tâches telles que le soudage, le perçage ou le pliage du métal. Ils sont souvent stationnaires ou fixés dans une position particulière.

Outils d'observation : L'EOAT peut inclure des caméras et des capteurs pour observer d'autres processus de travail pour des tâches telles que l'inspection de la qualité, la reconnaissance des pièces et la manipulation des matériaux.

Applicateurs et pulvérisateurs : les outils tels que les pulvérisateurs de peinture ou les applicateurs d'adhésifs sont utilisés dans des applications telles que la peinture ou la dépose de colle.

Changeurs d'outils : ils permettent à un robot de passer d'un outil ou d'un effecteur terminal à un autre sans intervention manuelle. Ceci est particulièrement utile dans les applications où le robot doit effectuer plusieurs tâches ou travailler avec différents objets.

Tournevis et serreuses : ces outils sont utilisés pour fixer les vis, les boulons et les écrous dans les opérations d'assemblage.

Ventouses ou préhenseurs à vide : elles sont utilisées pour soulever et manipuler des objets dont la surface est lisse et plate, comme le verre ou la tôle.

Outils de coupe : pour les tâches impliquant la coupe ou le découpage de matériaux, les robots peuvent être équipés d'outils de coupe ou de lames.

La conception de l'EOAT doit tenir compte de facteurs tels que la taille et le poids des objets à manipuler, la précision requise, l'environnement de production et les considérations de sécurité. L'objectif est d'optimiser les performances et l'efficacité du robot pour une tâche spécifique.

Caractéristiques des objets : comprendre la taille, le poids, la forme et le matériau des objets que l'EOAT manipulera. Concevoir l'outil en fonction de ces caractéristiques, afin d'assurer une prise ou une interaction sûre.

Exigences de la tâche : il s'agit de déterminer si l'effecteur terminal doit saisir, observer, appliquer une force, souder, couper ou exécuter d'autres fonctions. Cela aura un impact sur la conception de l'outil.

Rapport poids/résistance : La résistance de l'EOAT est essentielle pour que le robot puisse effectuer sa tâche tout en évitant d'endommager l'équipement. Le maintien de la résistance tout en allégeant le poids peut optimiser les performances du robot de plusieurs façons. Un outil plus léger peut aider un robot à effectuer des tâches plus rapidement, avec plus de précision et en consommant moins d'énergie, ce qui se traduit en fin de compte par une plus grande productivité et une réduction des coûts. Un outillage plus léger peut également permettre aux fabricants d'utiliser des robots plus petits et moins chers.

Sélection des matériaux : choisir les matériaux pour les composants EOAT en fonction de facteurs tels que la résistance, la durabilité, le poids et la compatibilité avec l'environnement de l'application.

Répartition du poids : équilibrer le poids des composants EOAT afin d'éviter de surcharger le bras du robot ou de provoquer des déséquilibres susceptibles d'affecter l'exactitude et la précision.

Montage et compatibilité : concevoir l'EOAT de manière à ce qu'il soit facilement monté et compatible avec l'interface de l'effecteur terminal du robot.

Programmation et contrôle : concevoir l'EOAT avec les fonctionnalités nécessaires pour faciliter la programmation et l'intégration dans le système de contrôle du robot. Il s'agit notamment de mettre en place des stratégies de préhension, des profils de mouvement et une coordination avec d'autres fonctions du robot.

Adaptabilité et changeurs d'outils : il convient de déterminer si l'EOAT doit être adaptable à différentes tâches ou s'il doit être doté de changeurs d'outils pour permettre un changement rapide et automatisé des effecteurs terminaux.

Facilité d'intégration : s'assurer que l'EOAT peut être facilement intégré à la ligne de production existante, aux systèmes de robots collaboratifs ou à d'autres équipements d'automatisation.

Rentabilité et chaînes d'approvisionnement : équilibrer les performances et les fonctionnalités avec le budget de votre usine et les considérations de délai d'exécution basées sur les besoins. L'impression 3D industrielle permet de fabriquer l'EOAT à la demande, de manière rapide et rentable, sans compromettre les performances de l'outil.

Durabilité et maintenance : veiller à ce que les composants EOAT sujets à l'usure puissent être remplacés facilement et que les procédures de maintenance soient simples afin de minimiser les temps d'arrêt.

l'impression 3D, ou fabrication additive, a permis des avancées significatives dans la conception et la fabrication de l'EOAT pour les robots industriels. L'utilisation de la technologie d'impression 3D offre de nombreux avantages, ce qui change la donne dans le monde de la conception de l'EOAT. Voici quelques-uns de ses principaux avantages :

Obtenez votre outil plus rapidement : l'impression 3D permet de mettre un outil entre vos mains en quelques heures ou quelques jours, alors que les délais de production externalisée peuvent prendre des semaines, voire des mois. S'il faut 12 semaines pour fabriquer un outil robotique et 16 semaines pour faire fonctionner la cellule de production, il ne reste plus que quatre semaines pour la programmation, les essais et la confirmation nécessaires à l'optimisation du bras robotisé. Le fait de disposer de votre pièce plus tôt vous donne plus de temps pour optimiser la programmation et comprendre le rendement du flux de travail au lieu de le dépanner.

Inventaire numérique : en tirant parti de l'impression 3D, les fabricants peuvent créer et gérer un référentiel numérique des conceptions EOAT. Au lieu de gérer des stocks physiques importants, les utilisateurs peuvent stocker des pièces sur le Cloud et les imprimer à la demande sur n'importe quelle imprimante connectée au réseau.

Rentabilité : dans de nombreux cas, l'impression 3D peut réduire considérablement le coût de production des composants EOAT. En dehors de la réduction des déchets de matériaux, il n'y a pas de coûts d'outillage. En outre, la personnalisation, les modifications de conception et les géométries complexes ne nécessitent aucune configuration supplémentaire. Par exemple, Dixon Valve a remplacé des préhenseurs usinés à 290 $ par des préhenseurs composites imprimés en 3D dont l'impression ne coûte que 9 $.

Liberté de conception accrue : la fabrication additive permet de créer des géométries complexes qui peuvent être difficiles voire impossibles à réaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour la conception de l'EOAT, permettant des solutions innovantes pour des tâches uniques et des niveaux d'optimisation plus élevés.

Résistance élevée, poids réduit : l'impression 3D permet de réduire considérablement le poids des composants EOAT. Des outils plus légers signifient moins de contraintes pour le bras du robot, moins de puissance nécessaire et souvent une amélioration des performances. Les composites renforcés par des fibres continues et solides permettent de fabriquer des pièces légères sans compromettre la résistance et la rigidité.

Tiges de soudage par points : auparavant, une tige en cuivre usinée coûtait environ 2 500 $ la pièce et était livrée dans un délai de 12 semaines. Comme ces tiges sont indispensables à l'assemblage, il faut les garder en stock, ce qui occupe de l'espace au sol et immobilise des liquidités.

l'impression 3D de chaque tige en cuivre pur réduit les délais de 12 semaines à 1 semaine, et les coûts unitaires de 2 500 $ à environ 350 $. Sans qu'il soit nécessaire de conserver un grand nombre de pièces de rechange en stock, l'impression 3D permet de réduire considérablement le montant du capital immobilisé dans les stocks.

Mâchoires de préhension robotisées en composite : Dixon Valve a réalisé d'importantes économies de temps et d'argent en utilisant l'imprimante 3D Markforged Mark Two pour créer des mâchoires de préhension résistantes aux produits chimiques pour l'outillage du bras robotisé. Ces mâchoires sont utilisées pour transférer les raccords entre les centres d'usinage et doivent résister à l'exposition à des fluides corrosifs lors de serrages répétés. Grâce à la possibilité de réoutiller un bras robotisé en seulement 24 heures, Dixon Valve a réalisé une réduction de 96 % des coûts et de 93 % des délais nécessaires à la fabrication de ces composants.

Mâchoires de préhension en métal : Dixon Valve utilise traditionnellement les imprimantes 3D composites Markforged pour produire de l’outillage robotique (EOAT) pour ses bras robotisés, mais a rencontré des difficultés pour créer des préhenseurs capables de tenir des surfaces abrasives, car les fils de ces préhenseurs s'usaient rapidement en raison de la dureté de leur surface, similaire à celle des thermoplastiques.

En adoptant la Metal X pour imprimer ces préhenseurs, Dixon Valve a conservé les avantages de l'impression 3D tout en améliorant la durabilité des pièces, en veillant à ce qu'elles puissent résister à l'abrasion des fils tranchants. Ce passage à l'impression 3D de métaux a permis à Dixon Valve de réaliser 98 % d'économies et de réduire les délais de 91 %. Les mâchoires sont suffisamment dures pour traiter des milliers de raccords de tuyaux en acier inoxydable sans s'user.

L’amélioration des processus est source de profits : Lean Machine, un fabricant sous-traitant, était limité par sa capacité à mettre en place des processus de fabrication pour de nouveaux bons de commande. Les imprimantes Markforged leur ont permis de créer des cellules de fabrication à haut rendement en quelques jours au lieu de quelques semaines. Aujourd'hui, Lean Machine peut accepter davantage de clients, tout en produisant plus de pièces et en réalisant des bénéfices plus importants. Regardez la vidéo ci-dessous pour voir les mâchoires de préhension en fibre de carbone imprimées en 3D par Lean Machine en action.

Fabrication automatisée avec l'EOAT : Athena 3D Manufacturing cherchait des moyens de fournir plus rapidement à ses clients des pièces de qualité imprimées par Markforged. Ils ont installé un bras robotisé collaboratif pour changer leurs imprimantes, même en l'absence de techniciens. Résultat ? Une augmentation de 40 % de l'utilisation de leur flotte Markforged.

Rapport résistance/poids inégalé des composites imprimés : notre technologie brevetée de Renfort en fibres continues (CFR) permet de produire rapidement des pièces aussi résistantes que l'aluminium pour une fraction du poids.

Du métal léger sans avoir à consacrer beaucoup de temps à la conception : notre système Metal X est la première solution de fabrication additive qui rend la fabrication métallique rapide, rentable et conviviale.

L'utilisation de poudre agglomérée (au lieu de poudre libre) rend le système Markforged Metal X sûr et facile à utiliser. Imprimez avec de l’acier inoxydable, des aciers à outils, du cuivre pur et de l’Inconel - sans devoir faire appel à des opérateurs très qualifiés ou à des EPI lourds.

Cycles de conception simples et rapides : utilisez notre logiciel de simulation pour valider rapidement les performances des composites en fibre de carbone, en fibre de verre et des pièces en acier inoxydable 17-4PH avant d'appuyer sur le bouton « Imprimer ».

Sécuriser l’entrepôt numérique : Markforged est un leader dans le domaine de la sécurité des données Cloud : nous sommes la première plateforme de fabrication additive à obtenir la certification ISO/IEC:27001.

Comment l'impression 3D de l’EOAT sur une imprimante Markforged peut-elle rationaliser vos opérations de fabrication, accroître la flexibilité de la chaîne d'approvisionnement et réduire les coûts ?

Nos experts peuvent vous aider à calculer les économies que nos imprimantes permettront de réaliser dans votre atelier.