Robots Gebruiken om Klein-Series Handgemaakte Kunststofproductie te Automatiseren

Is het mogelijk om een handgemaakt product te automatiseren?

Als we aan handgemaakte producten denken, verbeelden we ons vaak custom-gebouwde, hoog-intricatie items waar elk stuk uniek is. Echter, veel producten zijn handgemaakt gewoon omdat de productiecijfers niet hoog genoeg zijn om volautomatisering te rechtvaardigen.

In deze case study laten we zien hoe een groep onderzoekers op het gebied van industriële kunststoffen een robot en RoboDK gebruikten om een klein-serie productieproces te automatiseren.

Het probleem met veel vormen van automatisering is dat ze je verplichten om een consistent proces te hebben met hoge doorvoersnelheid. Zonder dit maakt het vaak geen zin om in automatisering te investeren, omdat je niet zeker kunt zijn dat je een return on investment zult halen.

Als je een kleiner batchproject hebt, vraag je je misschien af of het überhaupt mogelijk is om te automatiseren.

Dit is het probleem dat een groep onderzoekers in industriële kunststoffen aanpakte met hun recentste robotica-project. Ze zochten een kleine, kosteneffectieve manier om de assemblage-fase van plastic hula-hoop speelgoed te automatiseren.

Kennismaking met… ATS2i

De onderzoekers van het Franse bedrijf "Applications Thermoplastiques et Solutions Industrielles Innovantes" (ATS2i) voerden dit project uit. Het werd geleid door ingenieur Alexandre Temporel, die al meer dan 15 jaar in industriële kunststoffen werkt.

Het bedrijf is gespecialiseerd in het ontwerp en de engineering van innovatieve industriële projecten, met specifieke expertise in de kunststofindustrie. Ze incorporeren een diverse reeks productietechnologieën, inclusief 3D-printen, frezen en CNC.

ATS2i kijkt naar projecten over de hele levenscyclus van industriële projecten, van research en development en haalbaarheidsstudies tot ontwerp en prototyping.

Deel van hun scope als bedrijf is om anderen te helpen hun bestaande industriële machines te moderniseren door geavanceerde automatisering.

Hier komt hun hula-hoop robotica-project om de hoek kijken.

Het Project: Hula-Hoop Productie

Het project betrof de productie van plastic hula-hoop speelgoed. Dit is een goed voorbeeld van een taak die in veel situaties handmatig uitgevoerd wordt wanneer kleine partijen vereist zijn.

Het team bij ATS2i creëerde hun opstelling als een test om te zien of robotica gebruikt kon worden om de assemblagerapportage van hula-hoop productie gemakkelijk te automatiseren.

Wat Zijn Hula-Hoops?

Als je niet bekend bent met hula-hoop speelgoed, hier is een primer…

Hula-hoops worden al meer dan 2.500 jaar als speelgoed gebruikt. Om de hoop te gebruiken, draai je hem om je taille, ledematen of nek. Kinderen gebruiken ze voor spelletjes en volwassenen als een vorm van oefening of entertainment. Hoewel hula-hoops een lange geschiedenis hebben, stegen ze in de jaren '50 significant in populariteit.

De meeste moderne hula-hoops zijn gemaakt van plastic buis, hoewel ze traditioneel gemaakt werden van wilgen, bamboe, of stijf gras.

De Complexiteit van het Produceren van een Hula-Hoop

Als stukje engineering zijn hula-hoops erg simpel om te maken. De plastic buis wordt in een cirkel gebogen en de uiteinden worden aan elkaar bevestigd, meestal door een dubbele-eindige houten dop in te voegen.

Terwijl ze simpel te produceren zijn, worden hula-hoops niet altijd in hoge volumes geproduceerd. In tegenstelling tot de massaproduceerde versies, produceren kleinere ambachtelijke makers ze in kleine partijen.

De taak van het verbinden van de uiteinden van de hoops is een goede kandidaat voor automatisering.

Het is een goed voorbeeld van een taak die vaak vereist is in andere gebieden van kunststofproductie.

De Robotapplicatie: Hula-Hoop Assemblage

Het project van het team betrof een eenvoudig gebruik van een collaboratieve robot. Als resultaat voerde het team de taak uit in de werkplaats zonder de noodzaak voor extra veiligheidsmaatregelen zoals heining of veiligheidssensoren.

De opstelling en het productieproces waren redelijk straightforward.

De Robotopstelling

De opstelling bestond uit het volgende:

• Een Universal Robots UR5 collaboratieve robot.
• Een OnRobot gripper.
• RoboDK voor robotprogrammering.
• Een rolbuiger jig voor het buigen van de plastic buizen.

Het team integreerde deze componenten in een enkele robotcel die slechts zoveel ruimte in beslag nam als een tafelplaat.

Het Productieproces

Het proces om een hula-hoop te maken omvatte aspecten van machine tending (om de rolbuiger te bedienen) en assemblage.

De stappen waren als volgt:

1. Pak de buis op en buig hem in de rolbuiger, waargenomen een 1,5 mm uitsteekselde.
2. Lijn de uiteinden uit.
3. Voeg het verwarmde glas in, nuttig om de uiteinden van de plastic buis te smelten.
4. Druk de uiteinden van de buis samen, ze vastzetten.
5. Wacht tot de plastic afgekoeld is voordat je het uit de machine haalt.

De Robot Programmeren met RoboDK

Alexandre Temporel en zijn team besloten RoboDK te gebruiken om de robot te programmeren. De software is out-of-the-box compatibel met UR robots en nuttig voor taken als deze.

Ze creëerden eerst de opstelling in de software. Met RoboDK's vermogen om gemakkelijk 3D-modellen toe te voegen, konden ze ook een model van de rolbuiger toevoegen. Dit maakte het gemakkelijker om de robot correct met de machine uit te lijnen.

Gegeven de flexibele aard van de plastic buizen, besloten ze dat het zinvol was om de hula-hoops niet in de software te simuleren. Het zou alleen complexiteit aan de simulatie toevoegen en was onnodig om een goed programma te maken.

Je kunt de resultaten van hun werk in deze video zien:

Hoe Lessen te Trekken uit Dit voor Je Eigen Applicatie

Er zijn veel manieren om robotica in je proces te benutten die niet vereisen dat je 'all out' gaat en alles automatiseert.

Deze case study van ATS2i is een goed voorbeeld van een applicatie die gemakkelijk te deployen is en een repetitieve taak voor klein-serie productie oplost.

Je zou zelfs kunnen argumenteren dat het product essentieel handgemaakt blijft, aangezien de robot dezelfde taak doet die de mens in dezelfde omstandigheden zou doen — namelijk de rolbuiger bedienen.

Welke klein-serie taak zou je graag willen automatiseren? Laat het ons weten in de reacties hieronder of sluit je aan bij de discussie op LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram of in het RoboDK Forum.