解锁效率：工业自动化中的机械手臂末端 (EOAT) 和 3D 打印

EOAT 的用途不仅限于抓取装配线上的物体，它还可以用于完成其他任务，例如为机械臂配备摄像头以进行质量控制。

以下是 EOAT 的一些常见用途：

工件夹具或夹爪：夹爪用于夹持和传送物体。夹爪可以是两指夹爪，也可以有更复杂的配置。工业末端执行器中大部分都是夹爪和工件夹具。

静态作业工具：这类工具用于焊接、钻孔或将金属折弯等任务。它们通常是静态的或固定在特定位置。

监测工具：EOAT 可以包括摄像机和传感器来监测其他工作流程，执行质量检测、零件识别和材料搬运等任务。

涂抹工具和喷涂工具：喷漆枪或粘合剂涂布机等工具用于油漆或胶水喷涂等应用。

换刀器：这些工具可帮助机器人切换不同的工具或末端执行器，而无需人工干预。在机器人需要执行多项任务或处理不同对象的应用中，这些工具特别有用。

螺丝刀和螺母扳手：这类工具用于在装配操作中紧固螺丝、螺栓和螺母。

吸盘或真空夹爪：这类工具用于提升和搬运具有光滑、平坦表面的物体，例如玻璃或金属板。

切割工具：在涉及切割或修剪材料的任务中，机器人可以配备切割工具或刀片。

EOAT 设计必须考虑待处理物体的尺寸和重量、所需精度、生产环境和安全等因素，以便优化机器人执行特定任务的性能和效率。

物体特征：了解 EOAT 要处理的物体的尺寸、重量、形状和材料。设计工具时应考虑这些特征，确保抓握或交互安全。

任务要求：考虑末端执行器是需要完成抓握、监测、施力、焊接、切割任务还是需要执行其他功能。具体任务要求将影响工具的设计。

强重比：EOAT 强度对于确保机器人在执行作业时避免设备损坏至关重要。在保持强度的同时实现轻量化可以从多个方面优化机器人的性能。工具重量减轻后，不仅可以帮助机器人以更低的能耗更快、更精确地执行任务，最终提高生产率并节省成本，同时还支持制造商选用尺寸更小、成本更低的机器人。

材料选择：根据强度、耐用性、重量以及与应用环境的相容性等因素为 EOAT 组件选择材料。

重量分布：平衡 EOAT 组件的重量，防止机械臂超载或造成不平衡，从而影响准确性和精确度。

安装和兼容性：设计的 EOAT 应便于安装，并与机器人末端执行器接口兼容。

编程和控制：设计的 EOAT 应具有必要的功能，以便简化编程并与机器人控制系统集成。这些功能包括设置抓取策略、运动曲线以及与机器人其他功能的协调等。

适应性和对换刀器的支持：考虑 EOAT 是否应该适应不同的任务，或者是否应该支持换刀器以便快速、自动地切换末端执行器。

易于集成： 确保 EOAT 可以轻松集成到现有的生产线、协作机器人系统或其他自动化设备中。

成本效益和供应链：在性能和功能与工厂预算和按需求确定的交付周期之间达成平衡。工业 3D 打印可以以快速且颇具成本效益的方式按需制造 EOAT，同时不会降低工具的性能。

耐用性和易维护性：确保 EOAT 易磨损组件易于更换，并且维护程序简单易执行，从而最大限度地减少停机时间。

3D 打印（即增材制造）技术推动了工业机器人 EOAT 设计和生产的重大进步，对 EOAT 设计领域产生了革命性影响。应用该技术会带来诸多优势，部分主要优势如下：

更快地交付工具：3D 打印可以在数小时或数天内交付工具，而外包生产的交付周期可能为数周甚至数月。如果制造一个机械臂末端工具需要 12 周，而为实际启动和运行该生产单元预留的时间为 16 周，那么只能在剩余的 4 周时间内，完成为适当优化机械臂而需要进行的编程、测试和确认。若能尽早获得零件，就能有更多时间优化编程并确定工作流程吞吐量，避免出现故障。

数字化库存：利用 3D 打印技术，制造商可以创建并维护 EOAT 设计的数字化存储库。用户可以将零件设计存储在云端，并在需要时使用任意联网的打印机进行打印，而无需保持大量的实物库存。

成本效益：在许多情况下，3D 打印技术可以显著降低 EOAT 组件的生产成本。除了可以减少材料浪费外，应用该技术还可以免去工具成本。此外，对于定制设计、设计更改和复杂的几何形状，不需要进行任何额外的准备或调整。例如，Dixon Valve 以 3D 打印复合材料夹爪代替了传统机加工夹爪，3D 打印成本仅为 9 美元，而传统机加工夹爪的成本为 290 美元。

提高设计自由度：增材制造技术可以制造复杂的几何形状，而这些形状采用传统制造方法可能难以或根本无法实现。这为 EOAT 设计开辟了新的可能性，为执行独特任务和实现更高水平的优化提供了创新解决方案。

高强度、低重量：3D 打印技术可以显著减轻 EOAT 组件的重量。工具重量减轻后，可以减小机械臂承受的应力，降低其所需的功耗，并且往往可以提高其性能。坚固的连续纤维增强复合材料可以在不影响强度和刚度的情况下，实现零件的轻量化。

点焊柄：采用机加工制造方法时，铜点焊柄的单件成本约为 2,500 美元，交付周期为 12 周。由于这些点焊柄对于完成装配作业至关重要，因此必须保持库存，这既占用地面空间，又占用资金。

采用纯铜材料以 3D 打印技术制造点焊柄，单件交付周期可从 12 周缩短至 1 周，单位成本从 2,500 美元降至约 350 美元。由于无需储备大量备件，采用 3D 打印技术可以显著减少库存占用的资金。

复合材料机械臂夹爪：Dixon Valve 应用 Markforged Mark Two 3D 打印机制造耐化学腐蚀的机械臂工具夹爪，节省了大量成本和时间。这些夹爪用于在加工中心之间传送配件，必须能够在反复加持过程中承受腐蚀性液体的侵蚀。由于在短短 24 小时内就完成了机械臂改装，Dixon Valve 将生产这些组件所需的成本降低了 96%，将交付周期缩短了 93%。

金属材料夹爪：Dixon Valve 过去一直采用 Markforged 复合材料 3D 打印机来制造机械臂末端工具 (EOAT)，但在制造用于夹持粗糙表面的夹爪时遇到了挑战，因为这些夹爪的表面硬度与热塑性塑料相仿，夹爪上的螺纹很快就会出现磨损。

应用 Metal X 打印这些夹爪后，Dixon Valve 既保留了 3D 打印的优势，又提高了零件的耐用性，确保它们的螺纹不会出现磨损。金属 3D 打印帮助 Dixon Valve 将成本节约了 98%，将交付周期缩短了 91%。制造的夹爪足够坚硬，处理数千件不锈钢管接头也不会出现磨损。

流程改进推动利润增长：Lean Machine 是一家合同制造商，过去，他们因能力有限而无法启动新订单的制造流程。采用 Markforged 打印机后，他们能够在数天（而非数周）内制造出产量更高的制造单元。现在，Lean Machine 可以承接更多客户的订单，同时生产更多零件，获得更高的利润。观看下方视频，了解 Lean Machine 采用 3D 打印技术制造的碳纤维夹爪在实际中的应用。

使用 EOAT 实现无人值守制造：Athena 3D Manufacturing 一直在寻找各种方法，以便更快地向客户提供优质的 Markforged 打印零件。他们安装了协作机械臂，即使在没有技术人员干预的情况下也能在不同打印机之间切换。结果如何？Markforged 机群的利用率提高了 40%。

高强重比打印复合材料：我们的连续纤维增强 (CFR) 技术已获得专利，可以快速生产出强度与铝相当但重量只有铝制零件一小部分的零件。

无需大量设计时间的轻量化金属制造：我们的 Metal X System 是业内率先以快速、成本效益高且用户友好的方式实现金属制造的增材制造解决方案。

打印过程中使用的是结合粉末原料（而非松散粉末），可确保 Markforged Metal X 系统安全且易于使用。无需安排训练有素的操作员，也无需购置大量个人防护装备，即可采用不锈钢、模具钢、纯铜和镍基合金等金属材料进行打印。

设计简便，设计周期短：使用我们的 Simulation 软件，可以对碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和 17-4PH 不锈钢零件的性能进行快速验证，验证后再按下“打印”键。

安全的数字化库存：Markforged 是云数据安全领域的行业领导者：我们率先获得了 ISO/IEC:27001 认证。

采用 Markforged 打印机 3D 打印 EOAT 如何能够简化制造运营、增加供应链灵活性并降低成本？

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