Massimizzare l'efficienza: Sistemi di presa (EOAT) e stampa 3D nell'automazione industriale

L'EOAT non si limita alla presa di oggetti nelle catene di montaggio, ma può essere progettato per altri compiti, ad esempio per dotare un braccio robotico di una telecamera per il controllo della qualità.

Ecco alcuni usi comuni di EOAT:

Pinze o sistemi di presa pezzo: le pinze sono progettate per trattenere e trasportare oggetti. Possono variare da pinze a due dita a configurazioni più complesse. Le pinze e i sistemi di presa pezzo rappresentano la maggior parte degli effettori finali industriali.

Attrezzi per operazioni statiche: questi attrezzi sono utilizzati per attività quali la saldatura, la foratura o la piegatura del metallo. Spesso sono stazionari o fissi in una posizione particolare.

Strumenti di osservazione: l'EOAT può includere telecamere e sensori per osservare altri processi di lavoro per compiti come l'ispezione della qualità, il riconoscimento delle parti e la movimentazione dei materiali.

Applicatori e spruzzatori: strumenti come spruzzatori di vernice o applicatori di adesivi sono utilizzati in applicazioni come la verniciatura o l'erogazione di colla.

Cambiautensili: consentono a un robot di passare da un utensile all'altro o a un dispositivo finale senza intervento manuale. Ciò è particolarmente utile nelle applicazioni in cui il robot deve eseguire più compiti o lavorare con oggetti diversi.

Cacciaviti e avvitatori: questi strumenti sono utilizzati per fissare viti, bulloni e dadi nelle operazioni di assemblaggio.

Ventose o pinze a vuoto: sono utilizzate per sollevare e maneggiare oggetti con superfici lisce e piatte, come vetro o lamiera.

Utensili da taglio: nelle attività di taglio o rifilatura dei materiali, i robot possono essere dotati di utensili da taglio o lame.

La progettazione di EOAT deve tenere conto di fattori quali le dimensioni e il peso degli oggetti da maneggiare, la precisione richiesta, l'ambiente di produzione e le considerazioni sulla sicurezza. L'obiettivo è ottimizzare le prestazioni e l'efficienza del robot per un compito specifico.

Caratteristiche dell'oggetto: comprendere le dimensioni, il peso, la forma e il materiale degli oggetti che l'EOAT dovrà maneggiare. Progettare l'utensile in modo da adattarlo a queste caratteristiche, garantendo una presa o un'interazione sicura.

Requisiti del compito: considerare se l'effettore finale deve afferrare, osservare, applicare una forza, saldare, tagliare o svolgere altre funzioni. Questo influirà sulla progettazione dello strumento.

Rapporto resistenza/peso: la forza dell'EOAT è fondamentale perché il robot possa svolgere il proprio lavoro evitando di danneggiare le apparecchiature. Mantenere la resistenza e alleggerire il peso può ottimizzare le prestazioni del robot in diversi modi. Un utensile più leggero può aiutare un robot a svolgere le attività in modo più veloce, più preciso e con un minor consumo di energia, portando in ultima analisi a una maggiore produttività e a un risparmio sui costi. Un'attrezzatura più leggera può anche consentire ai produttori di utilizzare robot più piccoli e più economici.

Selezione dei materiali: scegliere i materiali per i componenti dell'EOAT in base a fattori quali resistenza, durata, peso e compatibilità con l'ambiente dell'applicazione.

Distribuzione del peso: bilanciare il peso dei componenti dell'EOAT per evitare di sovraccaricare il braccio robotico o di causare squilibri che potrebbero influire sull'accuratezza e sulla precisione.

Montaggio e compatibilità: progettare l'EOAT in modo che sia facilmente montabile e compatibile con l'interfaccia dell'effettore finale del robot.

Programmazione e controllo: progettare l'EOAT con le caratteristiche necessarie per consentire una facile programmazione e integrazione con il sistema di controllo del robot. Ciò include l'impostazione di strategie di presa, profili di movimento e coordinamento con altre funzioni del robot.

Adattabilità e cambio utensile: valutare se l'EOAT deve essere adattabile a diversi compiti o se deve supportare un cambio utensile per un cambio rapido e automatizzato degli effettori finali.

Facilità di integrazione: assicurarsi che l'EOAT possa essere facilmente integrato nella linea di produzione esistente, nei sistemi robotici collaborativi o in altre apparecchiature di automazione.

Efficienza dei costi e catene di fornitura: bilanciare le prestazioni e le caratteristiche con il budget dell'azienda e le considerazioni sui tempi di consegna basati sulle necessità. La stampa 3D industriale realizza EOAT on-demand in modo rapido ed economico, senza compromettere le prestazioni dello strumento.

Durata e manutenzione: per assicurarsi che i componenti EOAT soggetti a usura possano essere sostituiti facilmente e che le procedure di manutenzione siano semplici in modo da ridurre al minimo i tempi di inattività.

La stampa 3D, o produzione additiva, ha portato a progressi significativi nella progettazione e produzione di EOAT per robot industriali. L'uso della tecnologia di stampa 3D offre numerosi vantaggi, che la rendono uno strumento rivoluzionario nel mondo della progettazione EOAT. Ecco alcuni dei principali vantaggi:

Tempi di realizzazione più rapidi: la stampa 3D consente di realizzare un utensile nel giro di ore o giorni, mentre i tempi di produzione in outsourcing possono richiedere settimane o addirittura mesi. Se sono necessarie 12 settimane per produrre un utensile di fine braccio e 16 settimane per rendere effettivamente operativa la cella di produzione, rimangono solo quattro settimane per la programmazione, i test e le convalide necessarie per ottimizzare correttamente il braccio robotico. Se si dispone del pezzo prima, si ha più tempo per ottimizzare la programmazione e decidere in merito al flusso di lavoro invece di risolvere i problemi.

Inventario digitale: sfruttando la stampa 3D, i produttori possono creare e mantenere un archivio digitale dei progetti EOAT. Invece di mantenere grandi scorte di magazzino fisico, gli utenti possono archiviare le parti nel cloud e stampare on-demand su qualsiasi stampante connessa alla rete.

Efficienza dei costi: in molti casi, la stampa 3D può ridurre significativamente i costi di produzione dei componenti EOAT. Oltre a ridurre gli scarti di materiale, non ci sono costi di attrezzaggio. Inoltre, la personalizzazione, le modifiche al progetto e le geometrie complesse non richiedono alcuna impostazione aggiuntiva. Ad esempio, Dixon Valve ha sostituito pinze lavorate a macchina da 290 dollari con pinze in materiale composito stampate in 3D che costano solo 9 dollari.

Maggiore libertà di progettazione: la produzione additiva consente di creare geometrie intricate e complesse che potrebbero essere difficili o impossibili da realizzare con i metodi di produzione tradizionali. Questo apre nuove possibilità per i progetti EOAT, consentendo soluzioni innovative per compiti unici e livelli di ottimizzazione più elevati.

Elevata resistenza, peso ridotto: la stampa 3D può ridurre significativamente il peso dei componenti EOAT. Utensili più leggeri significa meno sforzo per il braccio robotico, meno potenza necessaria, e spesso prestazioni migliorate. I compositi rinforzati con fibre continue e resistenti consentono di alleggerire i componenti senza compromettere la resistenza e la rigidità.

Elettrodi per saldatura a punti: prima, un elettrodo di rame lavorato a macchina costava circa 2.500 dollari al pezzo e aveva tempi di consegna di 12 settimane. Poiché questi elettrodi sono fondamentali per l'assemblaggio, è necessario mantenere scorte in magazzino, occupando spazio e vincolando la liquidità.

La stampa 3D di ogni elettrodo in rame puro riduce i tempi di consegna da 12 settimane a 1 settimana e il costo unitario da 2.500 dollari a circa 350 dollari. Senza la necessità di tenere in magazzino un volume elevato di parti di ricambio, la stampa 3D può ridurre in modo significativo la quantità di capitale immobilizzato nell'inventario.

Ganasce di presa robotiche in composito: Dixon Valve ha ottenuto un significativo risparmio di costi e tempo utilizzando la stampante 3D Markforged Mark Two per creare ganasce di presa chimicamente resistenti per gli utensili dei bracci robotici. Queste ganasce sono utilizzate per trasferire i raccordi tra i centri di lavorazione e devono resistere all'esposizione a fluidi corrosivi durante il serraggio ripetuto. Grazie alla capacità di riattrezzare un braccio robotico in appena 24 ore, Dixon Valve ha ottenuto una riduzione del 96% dei costi e del 93% dei tempi di consegna necessari per la produzione di questi componenti.

Ganasce di presa ID in metallo: Dixon Valve ha tradizionalmente utilizzato le stampanti 3D Markforged per compositi per la produzione di sistemi di presa EOAT (End of Arm Tooling) per i propri bracci robotici, ma ha dovuto affrontare delle difficoltà nel creare pinze in grado di trattenere superfici abrasive, poiché le filettature di queste pinze si consumavano rapidamente a causa della durezza superficiale simile a quella dei materiali termoplastici.

Adottando la Metal X per la stampa di queste pinze, Dixon Valve ha mantenuto i vantaggi della stampa 3D, migliorando al contempo la durata delle parti e garantendo che potessero resistere all'abrasione di filettature taglienti. Il passaggio alla stampa 3D in metallo ha permesso a Dixon Valve di ottenere un risparmio sui costi del 98% e una riduzione dei lead time del 91%. Le ganasce sono sufficientemente dure da lavorare migliaia di raccordi per tubi in acciaio inossidabile senza usurarsi.

I miglioramenti dei processi generano profitti: Lean Machine, un produttore a contratto, era limitata dalla capacità di avviare i processi di produzione per i nuovi PO. Le stampanti Markforged hanno permesso all'azienda di creare celle di produzione a più alto rendimento in pochi giorni invece che in settimane. Ora, Lean Machine è in grado di soddisfare un maggior numero di clienti e di produrre più pezzi con un profitto più elevato. Guarda il video qui sotto per vedere in azione le ganasce di presa in fibra di carbonio stampate in 3D di Lean Machine.

Produzione senza sorveglianza con i sistemi EOAT: Athena 3D Manufacturing era alla ricerca di un modo per fornire più rapidamente ai propri clienti parti di qualità stampate da Markforged. Hanno installato un braccio robotico collaborativo per cambiare le loro stampanti, anche in assenza di tecnici. Il risultato? Un aumento del 40% nell'utilizzo della flotta di stampanti Markforged.

Forza-peso ineguagliabile dei compositi stampati: la nostra tecnologia brevettata CFR (rinforzo in fibra continua) può produrre rapidamente pezzi resistenti come l'alluminio a una frazione del peso.

Metallo leggero senza bisogno di lunghi tempi di progettazione: il nostro sistema Metal X è la prima soluzione di produzione additiva che rende la fabbricazione del metallo veloce, economica e facile da usare.

L'uso di materie prime in polvere legate (invece di polveri sfuse) rende il sistema Markforged Metal X sicuro e facile da usare. Stampa acciaio inossidabile, acciaio per utensili, rame puro e Inconel senza la necessità di manodopera specializzata o un gran numero di DPI.

Cicli di progettazione facili e veloci: il nostro software Simulation consente di convalidare rapidamente le prestazioni dei compositi in fibra di carbonio, fibra di vetro e acciaio inossidabile 17-4PH prima di premere "Stampa".

Inventario digitale sicuro: Markforged è leader di settore nella sicurezza dei dati su cloud: siamo la prima piattaforma di produzione additiva ad aver ottenuto la certificazione ISO/IEC:27001.

In che modo la stampa 3D dei sistemi EOAT su una stampante Markforged può semplificare le operazioni di produzione, apportare flessibilità alla catena di approvvigionamento e ridurre i costi?

I nostri esperti possono aiutarti a calcolare quanto potrai risparmiare utilizzando le nostre stampanti nel tuo reparto di produzione.