3D-printen en robotica samengevoegd: slimme fabriekoplossingen pionieren

Het integreren van 3D-printen met industriële robots ontluikt als een krachtige strategie voor de volgende generatie productie.

Twee primaire krachten drijven deze trend: de behoefte om grote, hoog-nauwkeurige onderdelen additief te produceren, en de kans om 3D-printen in volledig geautomatiseerde, digitale productielijnen te integreren. Naarmate de industrie naar digitalisering beweegt, staat robotische additieve productie uit als een cruciale enabler van slimme fabrieken.

Hoe robotica en 3D-printen samenwerken

De synergie kan op twee hoofdmanieren bereikt worden:

• Robotarmen uitgerust met materiaaldepositiekoppen. Stratasys demonstreerde deze benadering met zijn Robotic Composite 3D Demonstrator op IMTS 2016. Het systeem combineerde een FDM-extrusiekop met een 8-as industriële robot, wat grotere, lichtere en nauwkeurigere thermoplastische onderdelen produceerde.
• Geïntegreerde oplossingen waar robots het printproces assisteren. Voodoo Manufacturing's industriële robot automatiseert de handmatige taak van het wisselen van bouwplaten, wat de productiviteit op de werkvloer boost. Methods 3D toonde Fanuc robot-gedreven wassen, verharden en afwerken van geprinte onderdelen op hetzelfde evenement.

Belangrijkste voordelen van robotische additieve productie

Grotere, complexe onderdelen

Robots bieden hoge herhaalbaarheid en multi-as vrijheid, terwijl 3D-printen uitblinkt in het creëren van ingewikkelde geometrieën snel en kosteneffectief. Samen maken ze de productie van echt grootschalige objecten mogelijk.

Vrijvormproductie

Een multi-as robotarm kan onder verschillende hoeken printen, wat de noodzaak voor ondersteuningsstructuren elimineert. Overhangs worden haalbaar door het bouwplatform te reoriënteren, wat ontwerpmogelijkheden uitbreidt.

Verminderd materiaalafval

Materiaal wordt alleen gedeponeerd waar nodig, wat robotische 3D-printen een duurzame productiebenadering maakt die middelen bespaart.

Hoewel nog in de kinderschoenen, bestrijkt de markt voor robotische additieve productie meerdere sectoren. Bijvoorbeeld, Viridis3D's Robotic Additive Manufacturing (RAM) systeem, ontwikkeld met EnvisionTEC, gebruikt binder-jetting technologie op een ABB-robot om zand-gebaseerde onderdelen te bouwen. Hazleton Casting Company credits RAM met het revolutioneren van maatwerk zandkernproductie.

Real-world use cases

Constructie staat significant te profiteren. Frans start-up XtreeE uitrust een ABB-robot met een betonextruder, wat structuren tot 14 m hoog print. Hun portfolio omvat gevelpanelen, kolommen, bankjes en paviljoens, allemaal ontworpen met de vrijheid van robotische beweging.

Metalen additieve productie ziet ook robotische integratie. MX3D Metal combineert een industriële robot met een lasunit om grote, vrijvorm metalen constructies te produceren. Hun 12-meter staalbrug, gefabriceerd vorig jaar, exemplariseren deze capaciteit.

Londen-gebaseerde Ai Build ontwikkelt AI-aangedreven robotkoppen (AiMaker) die aan elke robotarm bevestigd kunnen worden, wat grootschalige architecturale printen van plastic mogelijk maakt. AI en computer vision monitoren het proces, wat problemen in real-time detecteert.

De toekomst tegemoet

Intelligente robots gepaard met additieve machines en AI openen nieuwe wegen, zoals geautomatiseerde reparatie. Swinburne University of Technology, in partnerschap met de Innovative Manufacturing Cooperative Research Centre en Tradiebot Industries, ontwikkelt "Repair Bot" om 3D-te printen en samen te stellen vervangende plastic auto-onderdelen met 3D-scanning.

Uiteindelijk maakt de fusie van robotica en 3D-printen niet alleen grootschalige onderdelen mogelijk, maar integreert ook additieve productie naadloos in conventionele geautomatiseerde productie. Deze integratie zal het volledige potentieel van slimme productie voor de toekomst ontgrendelen.