3D tisk ve světě robotů a automatizace

Oblastí, kde 3D tisk doslova exceluje, jsou čelisti robotů a kobotů zhotovené přímo na míru. Potřebujete ve výrobě manipulovat s jiným typem nebo tvarem výrobku než dosud? Připravit jiný typ čelistí je pro konstruktéra hračkou, 3D tisk otázkou hodin či druhého dne. Využít lze třeba dvoumateriálového tisku z termoplastů (pevný nosný materiál s flexibilní a otěruvzdornou vrstvou v dotykové ploše), ultra polymerů (materiály s vynikající chemickou odolností, samozhášivostí, teplotní odolností i 250 °C) nebo kompozitů se spojitým vláknem (odolné a nárazuvzdorné díly nahrazující hliník, které současně nepoškrábou uchopované předměty) a kovů (žáruvzdorné, nebo naopak vodivé prvky).

Do popředí se stále více dostávají také samozhášivé a ESD plasty (s ochranou proti přenosu náboje) – zejména u dílů v přímém kontaktu s elektronikou. 3D tištěné díly dnes běžně najdete také u manipulačních chapadel kobotů, kde usnadňují práci obsluze na společném pracovišti, nebo u modulárních částí robotických paží.

Většina z dílů původní robotické paže Dexter, kterou vyvíjel od roku 2015 tým Haddington Dynamics jako open source projekt a kterou využívali v NASA, GoogleX či Toshibě, byla vytištěna z odolných kompozitů se spojitým karbonovým vláknem na 3D tiskárnách Markforged. Počet součástí díky tomu klesl z 800 na méně než 70, výroba byla rychlejší o 70 % a náklady spadly o více než polovinu

Z výhod nasazení 3D tisku pro automatizaci a robotiku:

Zvyšujeme rychlost navrhování dílů a optimalizace jejich tvaru. Konstruktér má výtisk fyzicky na stole mnohonásobně rychleji než třeba kolega, který čeká na výrobu frézováním. Má více času k optimalizaci tvaru a vytisknutí více postupných prototypů. 3D tiskárnu funkčních dílů z odolných kompozitů může mít doslova ve vedlejší místnosti.

Konstruktér získává větší tvarovou svobodu než u tradičních metod výroby. Má volnější ruce při hledání nejvhodnějšího řešení. Může spojit víc dříve samostatných součástí do jedné, najednou tištěné sestavy.

Šetříme díky nižší hmotnosti dílů. Odlehčení součástí může mít zásadní vliv už na výběr použitého robota. Robot denně provede tisíce opakujících se pohybů. Pokud je jeho konstrukce lehčí, může být nasazen méně výkonný a tím i levnější typ robota. „3D tisk nám zde pomáhal šetřit náklady ještě před tím, než byl ve finále využit,“ zmínil třeba Zdeněk Halada, šéf průmyslové automatizace v trutnovském závodě Continental Automotive Czech Republic. (Podrobněji u obrázku robota s 3D tištěnými částmi.)

Zvyšujeme dostupnost dílů, které lze nyní vyrobit na relativně levné průmyslové 3D tiskárně namísto CNC frézy s vysokými pořizovacími a provozními náklady a dražším materiálem. Navíc – a právě z těchto důvodů – bývá kapacita CNC pracovišť vytížena na dlouhou dobu dopředu.

Cena za 3D tištěný díl z kvalitních termoplastů a kompozitů je zpravidla výrazně nižší než třeba za díl frézovaný z hliníku.

Robotické rameno s tzv. gripperem v provozu společnosti Continental Automotive Czech Republic. Na obrázku můžete najít 3D tištěnou přírubu mezi zápěstí a gripper (černé ABS) a manipulační chapadla (světlé ABS). Nečekaný přínos vytištěné příruby se ukázal i mimo samotnou výrobu – to když robotické rameno vlivem špatného naprogramování nabouralo. Došlo k poškození právě plastové příruby a nikoli originální, nákladné součásti robota. Této ochrany konstruktéři využili i v následném provozu, čímž došlo k další úspoře nákladů 

 

Jak je to s využitím 3D tisku v Česku?

V týmu 3Dwiser, který různorodé technologie 3D tisku dodává velkým i menším společnostem napříč českým průmyslem i na univerzitní a vývojářská pracoviště, sbíráme jednoznačnou odezvu: 3D tisk je účinný a velmi univerzální pomocník, bez kterého si už mnohde práci vůbec nedokážou představit. Zvlášť v době celosvětové krize zaviněné pandemií, kdy se rozpadají dřívější dodavatelské řetězce a mnohé díly pro roboty i podnikovou automatizaci je nutné (nebo zkrátka jen o dost výhodnější) vyrobit přímo ve vlastním provozu. Na míru, rychle, kdy a kde jsou právě potřeba.

Ukázkou rychlé a dostupné výroby čelistí uchopujících a přenášejících výrobek může být ta pro Shimano Czech Republic. Celý pár byl vytištěn na míru za 94 minut na stolní tiskárně odolných kompozitů Markforged. Cena materiálu Onyx a spojitého karbonového vlákna činila pouhých 36 korun