Farason Corporation 应用亮点：快拆安装板

三十多年来，Farason Corporation 一直为制造商设计并制作定制的自动化和机器人系统，现已向北美、亚洲、南美和欧洲运送了 900 多台机器。为了助力设计和生产，Farason 团队购置了 Markforged 3D 打印机，这与 Farason 一直以来的宗旨相一致，那就是针对客户面临的具体挑战提供独一无二的解决方案。他们使用 Markforged 产品为真空夹爪臂端工具解决方案定制了快拆安装板。

由于包装货物（灌装的洗发水瓶）很重，形状不规则，还需在生产线上快速移动，若使用传统的现成包装解决方案进行升降传送作业，则重量会超出机器人的有效载荷限制，无法达到目标循环速度和移动距离的要求。由于产品种类繁多，需要拆除和更换用 Onyx® 和连续碳纤维定制 EOAT 打印的快拆安装板，但传统的解决方案（Delrin 定制铣削零件）效果也不佳：如果每次转换都要先拆卸再更换另一产品的解决方案，则会影响生产计划，并且无法在合理成本范围内，根据可用机器人和输送包装的变化完成相应调整。

Farason 团队认为，需要定制 EOAT，但传统的解决方案（Delrin 定制铣削零件）效果也不佳：

• 这些零件成本高昂，而且可能仍然过重，无法实现高循环率。
• 要设计出性能优化的 EOAT 需要进行多次昂贵的铣削作业，才能让多个轴发挥作用，如果利用外部生产，成本则较高，交付时间也较长。
• 后续的减重阶段可以改进轻量化方面的问题，但会使零件使用过度，增加报废的风险，并可能造成额外的延误。
• 生产一次性定制 EOAT 无法很好地适应自动化平台和产品包装的变化。

Farason 的研发支持工程师 Richard Cook 利用工业 3D 打印技术，结合其他机器组件，打造了一个定制的快拆安装板和收料板系统。相较于传统真空夹爪臂端工具快拆系统，这些混合零件的尺寸更小、重量更轻和零件数量更少，同时仍采用值得信赖的夹爪组件。Richard Cook 强调道，最终的轻量化 EOAT 解决方案不仅实现了每分钟 80 件的循环率（包括超过 26 英寸的长距离移动），而且是一套适合生产的解决方案，支持在更换面向产品的接料板时轻松进行无工具更换。

Farason 会采用 Markforged 设备以 3D 打印技术设计和制作零件，离不开其设计支持工程师 Christian Weder 的大力支持。他说：“选择 3D 打印技术作为该工具的基础确实很不错，让我们能够在整合机械零件的同时真正减少铝用量。因为这个过程中的移动速度非常快，所以保持工具轻便非常重要。”Christian Weder 继续指出，使用 Delrin 机械加工出的替代零件不可能让机器人达到同样的有效载荷目标重量，而如果进一步去除多余材料和增加特征，会使铣削零件面临报废风险，从而严重耽误交付。

Farason Corporation 使用 Markforged X7™ 工业级打印机，生产出以 Markforged Onyx® 材料为主的零件，并加入连续碳纤维局部适度增强，使零件适用于长时间部署和多次更换。他们需要 Markforged 以适当强度的材料做出形状复杂的零件，并整合布线和安装特征，以便将非打印组件添加到 CAD 设计中。这样就不需要像使用传统工具时必须对多轴进行多次铣削以保证切削特征。接下来，他们可以将垫圈和螺母片等简单的金属零件以及真空夹爪组件直接集成到装配中，从而在不超过重量要求的情况下生产出强度更高的功能性工具。

Farason 团队舍弃了成本高昂的一次性传统制造方法，因此能够调整其解决方案，以满足不断变化的需求。在对设计方案进行确认和测试后，他们将该解决方案部署到四个机器人上，并添加了一系列与产品匹配的接料板。因为接料板也采用了 3D 打印技术，所以即使在交付和安装快拆安装板之后，也能提供其他方案供客户选择。

Richard Cook 指出了在该设计中采用 3D 打印技术的其他优势：可以在零件上打印文字、制作用于连接锁心柱的弹簧夹、单向卡舌以及压印出放置产品接收标签色卡的位置。这些额外的功能有助于实现无工具更换，而且不会增加重量。Richard 表示：“3D 打印速度飞快，因此能让我们的机器人有效载荷和惯性都保持在限值范围内。”

但 Richard Cook 认为，Farason 团队之所以如此认可 Markforged 设备，最重要的因素可以归纳为三个字：一致性。Richard 说：“我知道，如果客户在一年内需要另一个零件，我们也可以生产出来。打印出来的零件非常合适，不存在强度或表面光洁度不一致的问题，也不存在可能给客户带来困扰的其他问题。在任何合理的测量中，生产出的零件都是一样的。”


Markforged 的优势

• Farason 团队报告称，Markforged 解决方案的成本仅为传统数控铣削方法的 25%。
• 零件数量更少：将安装解决方案整合到 3D 打印组件中，从而精简所需的机械零件数量。
• 重量更轻、性能更好的 3D 打印 EOAT 可实现更多循环。
• 生产时间只需几小时而不是数周之久；根据需要进行多次生产。
• 按需打印，降低库存成本。