Pencetakan 3D Gripper Injektor Bahan Bakar Khusus untuk Robot Pick and Place
Berkantor pusat di Wisconsin, STS Technical Group telah beroperasi selama hampir 40 tahun bekerja dengan klien pada staf, desain teknis. dan tantangan rekayasa. Dengan lebih dari 250 karyawan di pusat rekrutmen di seluruh AS, perusahaan telah tumbuh dan beradaptasi dengan lanskap teknologi manufaktur yang terus berubah, menawarkan layanan baru dan inovatif saat mereka muncul.
STS menggunakan teknologi pencetakan 3D Formlabs karena berbagai bahan yang cocok untuk penggunaan ekstensif di lingkungan manufaktur, kemampuan untuk memproduksi komponen cetak 3D tingkat medis, dan komponen cetak berkualitas tinggi.
Dalam studi kasus ini, Direktur Layanan Teknik STS Technical Group Benjamin Heard memandu Anda melalui pengembangan gripper khusus untuk memindahkan dan memposisikan injektor bahan bakar di lingkungan manufaktur, menyoroti keunggulan komponen pencetakan 3D dibandingkan memproduksinya dengan metode produksi tradisional seperti casting dan permesinan. Heard juga akan menjelaskan mengapa kemampuan gripper cetak 3D kustom jauh lebih unggul dari gripper yang diproduksi secara tradisional sebelumnya.
Cara Memilih Proses Produksi Untuk Komponen Tertentu
Untuk membuat komponen tertentu, banyak proses produksi yang harus dipertimbangkan selama pengembangan, seperti casting, fabrikasi, permesinan, dan proses pencetakan 3D seperti fused deposition modeling (FDM) atau pencetakan stereolithography (SLA).
Beberapa keuntungan pencetakan 3D untuk komponen manufaktur:
Detail yang lebih besar daripada casting dan/atau permesinan. Ketebalan lapisan pencetakan bisa sekecil 25 mikron.
Lebih hemat biaya daripada casting, fabrikasi, atau pemesinan dalam hal desain yang sangat detail.
Lead time dan waktu produksi yang jauh lebih rendah daripada casting, fabrikasi, atau permesinan.
Tidak ada pemesinan yang diperlukan setelah pencetakan, oleh karena itu, tidak perlu memiliki peralatan pemesinan yang mahal yang membutuhkan tenaga kerja terampil dan penyiapan yang membosankan.
Berbagai pilihan bahan yang tahan lama dan ringan.
Desain yang dibuat dengan perangkat lunak CAD dapat disimpan dan digunakan kembali sesuai kebutuhan untuk penggantian, tidak perlu inventaris.
Item cetakan 3D dapat dirancang agar lebih kompatibel untuk pemasangan dengan memasukkan material tambahan secara strategis untuk memperkuat penyangga, dan dengan menggabungkan fitur untuk pemasangan seperti lubang sekrup/baut dan rongga heksagonal.
Jika bagian polimer cetak 3D SLA mengalami benturan keras selama pengoperasian, kemungkinan akan pecah, sedangkan bagian logam cenderung bengkok di luar toleransi dan terus menghasilkan bagian yang tidak sesuai spesifikasi.
Biaya penggantian yang lebih rendah dan waktu tunggu yang lebih cepat untuk komponen dan suku cadang yang rusak.
Bagian yang dicetak memiliki tampilan estetis yang dapat dicat atau dilapisi dengan lapisan yang diinginkan.
Menawarkan alternatif untuk material yang tidak cocok untuk pemesinan karena akan meleleh, pecah, atau retak selama proses.
Biaya pengiriman yang lebih rendah karena bobot yang lebih rendah dan bahan kemasan yang berkurang.
Saat memutuskan antara komponen casting, fabrikasi, permesinan, atau pencetakan 3D, pertama-tama pertimbangkan daya tahan yang harus dimiliki bagian tersebut. Sementara bagian logam yang diproduksi dengan proses tradisional memang menawarkan kekuatan, daya tahan, dan ketahanan aus yang lebih tinggi, banyak komponen memiliki persyaratan yang dapat dengan mudah dipenuhi dengan pencetakan 3D dengan bahan teknik tertentu.
Lingkungan kerja juga harus dipertimbangkan selama pemilihan untuk memastikan material dapat menahan suhu, tingkat kelembaban, atau adanya korosif. Pencetakan 3D komponen besar dapat menimbulkan tantangan, tetapi printer 3D format besar, seperti Form 3L, dapat mengakomodasi permintaan cetak yang lebih besar.
Kertas putih
Pengantar Pencetakan 3D Dengan Desktop Stereolithography (SLA)
Mencari printer 3D untuk mewujudkan model 3D Anda dalam resolusi tinggi? Unduh kertas putih kami untuk mempelajari cara kerja pencetakan SLA dan mengapa ini merupakan proses pencetakan 3D paling populer untuk membuat model dengan detail luar biasa.
Unduh Buku Putih
Merancang dan Mencetak 3D Gripper Injektor Bahan Bakar Khusus
Banyak faktor yang dipertimbangkan saat merancang gripper untuk pengoperasian pick and place. Bahan yang digunakan dalam komponen pick dan gripper, kekuatan grip, geometri komponen pick, rahang radial versus gerakan rahang linier, jarak bebas di sekitar, dan toleransi lokasi pick and place yang diperlukan.
Bahan jari gripper biasanya dipilih agar secara signifikan lebih kuat dan lebih keras daripada bagian yang dipilih untuk memastikan bahwa lengan tidak akan aus setelah ribuan atau bahkan jutaan siklus. Bahan gripper yang khas adalah baja yang dikeraskan, yang dapat menyebabkan kerusakan pada permukaan bagian yang dipetik lebih lembut. Saat hasil akhir halus, pelapis atau sepatu ditambahkan ke gripper. Selain itu, saat suku cadang dipindahkan ke posisinya untuk pekerjaan mesin tambahan yang harus dilakukan pada item, kontak cengkeraman yang buruk dapat mengakibatkan kesalahan penempatan suku cadang dan menyebabkan kerusakan mesin.
Gripper generik yang awalnya dipasang pada silinder pneumatik.
Secara umum, rahang gripper dipotong dalam bentuk 'V' untuk item yang dipilih yang berbentuk silinder atau memiliki tepi yang tidak rata. Bentuk ini menawarkan kontak yang andal ke bagian yang dipilih di dua lokasi per sisi dalam kontak tangen yang lembut. Lebih penting lagi, ini adalah desain yang sederhana dan hemat biaya yang dapat diskalakan ke sejumlah proses.
Kelemahan dari desain ini termasuk konsentrasi gaya yang menekan gripper dan item, mengakibatkan keausan gripper terisolasi. Selain itu, gripper 'V' hanya dapat memposisikan item secara abstrak, sehingga memerlukan mekanisme pemosisian sekunder untuk proses manufaktur tambahan.
Dengan memilih pencetakan 3D untuk menghasilkan gripper, opsi desain sangat meningkat dan grip yang pas dengan bentuk yang mendistribusikan kekuatan ke area kontak yang lebih besar dimungkinkan untuk diproduksi.
Dalam contoh kami, kami menggunakan pemindai 3D laser Creaform dan perangkat lunak pemodelan VX Elements untuk mendapatkan pemindaian 3D virtual injektor bahan bakar untuk membantu desain gripper. Pemindaian menghasilkan gambar dengan detail yang rumit, daripada harus dengan susah payah mengukur setiap celah, silinder, dan bukaan pada injektor bahan bakar. Gambar yang dipindai kemudian dapat diimpor ke perangkat lunak CAD 3D untuk menghasilkan desain yang sangat detail menggunakan fitur cetakan dalam perangkat lunak.
Injektor bahan bakar (atas) dipindai 3D untuk membuat model (bawah) yang dapat digunakan untuk membuat gripper khusus.
Desain gripper radial detail baru kami dipasang ke lengan putar yang terpasang pada piston silinder pneumatik.
Gripper baru dibuat prototipe dan diproduksi pada printer 3D Formlabs Form 3 SLA. Formlabs menawarkan beberapa bahan untuk pembuatan prototipe cepat, seperti Draft Resin untuk prototipe cepat. Dalam kasus kami, Standard Black Resin digunakan untuk mengembangkan prototipe awal desain. Kedua bagian gripper dapat dicetak pada Formulir 3 dalam satu bentuk. Bahan dapat diubah dengan mudah, yang mempercepat pencapaian produk akhir dari ide aslinya.
Manufaktur komponen penggunaan akhir membutuhkan bahan yang lebih tahan lama untuk mempertahankan lingkungan produksi. Hasilnya, Rigid 4000 Resin digunakan untuk membuat gripper terakhir. Bahan polimer berisi kaca yang sangat kaku ini menawarkan daya tahan tinggi, kekakuan, dan hasil akhir yang menarik untuk bagian yang dicetak.
Kertas putih
Pemindaian 3D untuk Rekayasa Terbalik, Restorasi, dan Metrologi
Alur kerja pemindaian dan pencetakan 3D dapat diterapkan pada replikasi dan pemulihan, rekayasa balik, metrologi, dan banyak lagi. Unduh buku putih kami atau tonton webinar kami untuk mempelajari cara mulai menggunakan teknologi ini untuk menyempurnakan alur kerja desain Anda sendiri.
Unduh Buku Putih
Hasil
Proses mendesain dan mencetak 3D gripper tak beraturan benar-benar sukses dan beroperasi seperti yang diharapkan. Kemampuan gripper cetak 3D jauh lebih unggul dari gripper sebelumnya.
Rakitan silinder pneumatik; lengkap dengan gripper cetak 3D yang menahan injektor bahan bakar.
Keuntungan dari gripper cetak 3D adalah sebagai berikut:
Area permukaan yang lebih besar untuk memegang injektor bahan bakar, yang mengarah ke area konsentrasi tenaga yang lebih sedikit yang dapat merusak atau menggores injektor bahan bakar dan membuat gripper aus. Bahkan jika gripper mempertahankan keausan, desain gripper yang unik dan menyeluruh akan tetap memungkinkan gripper beroperasi pada tingkat yang diinginkan.
Dengan gripper yang beroperasi dalam gerakan mencengkeram radial, jarak bebas di tepi interior gripper dapat dimasukkan ke dalam desain alih-alih dikerjakan dengan mesin. Ini menghilangkan tepi persegi di rongga cengkeraman dan memungkinkan cengkeraman seragam dan pelepasan penuh injektor bahan bakar.
Rahang gripper mendetail menyelaraskan dan mengarahkan injektor bahan bakar ke posisi yang diinginkan, mengurangi jumlah peralatan tambahan dan stasiun manufaktur yang diperlukan untuk mengarahkan bagian yang dipilih.
Dengan desain gripper yang menyeluruh, tekanan gripper yang lebih sedikit diperlukan untuk memegang injektor bahan bakar, yang menyebabkan persyaratan tekanan pneumatik atau hidraulik yang lebih rendah untuk peralatan penanganan material.
Gripper dirancang untuk menghilangkan struktur komponen yang tipis dan memberikan desain yang unik untuk memaksimalkan kekuatan material resin, sekaligus menyertakan rongga hex yang mencakup mur hex dalam perakitan untuk menyederhanakan pemasangan.
Serialisasi atau pelabelan komponen cetak SLA dicapai selama proses pencetakan, menghilangkan proses stamping atau etsa.
Kesimpulan
Formlabs Form 3, dilengkapi dengan beragam bahan cetak, memberikan alternatif luar biasa untuk proses manufaktur tradisional untuk pembuatan komponen kustom, seperti alat bantu manufaktur.
Komponen yang dicetak menawarkan daya tahan yang memadai, biaya yang jauh lebih murah untuk desain yang lebih detail, dan dapat diproduksi serta diimplementasikan dalam waktu yang sangat singkat. Masa depan manufaktur otomatis akan terdiri dari produk yang sangat detail yang dirancang dengan perangkat lunak CAD dan dicetak 3D menggunakan berbagai bahan.
Menggunakan printer 3D Formlabs dan perangkat lunak CAD, STS Technical Group dapat merancang dan merekayasa komponen tidak beraturan yang sangat mendetail untuk pelanggannya.
