Precisie uit de Luchtvaart Drijft Innovatieve Kunstcreatie

Het is geen geheim dat de luchtvaartindustrie per vliegtuig duizenden gaten moet boren. In de afgelopen jaren heeft boren met industriële robots echter geholpen om de productiekosten te verlagen en de productiviteit, betrouwbaarheid en nauwkeurigheid te verhogen. Het geheim ligt in hoe men dit automatiseringsniveau met robots bereikt.

Onlangs waren we betrokken bij de toepassing van dezelfde geautomatiseerde boortechnologie om een indrukwekkend kunstwerk te creëren.

Geautomatiseerd robotboren vindt nu ook toepassing in artistieke en digitale kunstprojecten. Dit is het geval voor het kunstwerk dat het fabricagestudio van Neoset Designs maakte voor de kunstenaar Robert Longo.

In dit artikel onthullen we enkele van de stappen die nodig zijn om een hoog niveau van geautomatiseerd robotboren te bereiken.

Een Uniek Kunstwerk

Een op maat gebouwd geautomatiseerd boorsysteem werd ontwikkeld om een structuur genaamd Death Star 2018 te creëren, ontworpen door kunstenaar Robert Longo.

Het kunstwerk is een hangende bol met 40.000 gepolijste koperen kogelhulzen, die de toename van dodelijke slachtoffers bij massaschietpartijen in de Verenigde Staten gedurende de afgelopen 25 jaar voorstellen. Om de inspanningen om wapengeweld te verminderen te steunen, wordt 20% van de opbrengst van de verkoop van Death Star II gedoneerd aan Everytown for Gun Safety.

Technologische Uitdaging: Nauwkeurig Robotboren

Het kunstwerk werd geproduceerd door het fabricagestudio van Neoset Designs. Door gebruik te maken van de nieuwste robotboortechnologie, wisten ze 40.000 gaten te boren binnen een tolerantie van 0,150 mm in minder dan twee weken.

Een gat boren is an sich eenvoudig. Echter, snel en nauwkeurig boren is een uitdaging. De hoofduitdaging is om op de juiste plek te boren, de gewenste toleranties te handhaven en ervoor te zorgen dat geen tijd verloren gaat.

Een robot kan het proces versnellen en is een kosteneffectieve oplossing. Het is echter bekend dat robots niet van nature nauwkeurig zijn.

Het systeem bestond uit een KUKA Titan-robot (de grootste KUKA-robot op de markt), een freesspindel en een WEISS-draaitafel. Er werd ook een Creaform C-Track-meetsysteem gebruikt om de gewenste nauwkeurigheidsniveaus te bereiken. RoboDK-software werd gebruikt voor kalibratie en offline programmeren. Het was mogelijk om de robot te kalibreren tot onder 0,150 mm, de tolerantie die vereist was om elk van de 40.000 gaten te positioneren.

Innovatie Achter de Schermen

Wat industriële robots betreft, is geen uitdaging te groot voor Neoset Designs. Ze brachten het juiste team en de juiste apparatuur bijeen om dit unieke kunstwerk te bouwen.

Om deze 1 ton zware kogelbol te bouwen, moest de bol in twee helften worden gesplitst. Elke halve bol was gemaakt van gegoten staal. Dit is belangrijk voor het robotboorproces, omdat het robotfrezen en -boren stabieler maakt. Voor het boren werd elke halve bol gefreesd om een nauwkeurige en perfect ronde bolvormige oppervlakte te krijgen.

De interne structuur en I-profiel armatuur werd ontworpen door Proptogroup.

Een voormalige NASA-ingenieur hielp het team van Neoset een lijst met punten te maken die de locatie van elke kogel (gat) in de 3D-ruimte beschrijven. Een op maat gemaakt algoritme in Matlab werd gebruikt om ervoor te zorgen dat de afstanden tussen de gaten uniform bleven voor alle kogels.

Er werd ook een speciaal boorontworpen om trillingen te minimaliseren. Deze tool gedraagt zich als een mini 3-assen CNC die op de robotflens gemonteerd is.

Ten slotte gebruikte Neoset ook RoboDK-software om de KUKA Titan-robot te kalibreren en adaptieve robotbesturing te implementeren voor het boren van de 40.000 punten (coördinaten van de gaten). Een Python-script en de robotdriver maakten realtime robotcompensatie in RoboDK mogelijk. Dit betekent dat de nauwkeurigheid wordt gevalideerd met het meetsysteem voordat de robot de boorcyclus start. Als de nauwkeurigheid niet voldoende is, wordt de robotpositie gecorrigeerd met de C-Track 6D-meting (positie- en oriënatiecompensatie). Deze compensatie werd toegepast voor het boren van elk gat om een nauwkeurigheid beter dan 0,100 mm te bereiken.

Het is een voorrecht voor mij om direct betrokken te zijn geweest bij het team van Neoset met RoboDK, Matlab en de Python API om dit unieke boorsysteem te bouwen.