Sorotan Aplikasi:Pencetakan 3D untuk Robotic Grippers

[Kredit gambar:Schmalz]

Pencetakan 3D adalah salah satu teknologi sentral yang memajukan kemampuan robotika industri. Ini memungkinkan kebebasan desain yang lebih besar, biaya yang lebih rendah, dan waktu tunggu yang lebih singkat dalam memproduksi gripper khusus dan efektor akhir untuk aplikasi robot.

Dan dengan kustomisasi menjadi norma baru dalam robotika dan otomatisasi, pencetakan 3D memberikan solusi untuk gripper kustom yang hemat biaya, tanpa investasi besar dalam cetakan atau permesinan CNC.

Di bawah , kami mendalami manfaat pencetakan 3D untuk gripper dan bagaimana berbagai perusahaan menggunakan teknologi untuk membuat desain gripper canggih dan mencapai produksi yang lebih cepat dan lebih murah.

Lihat aplikasi lain yang dibahas dalam seri ini:

Pencetakan 3D untuk Penukar Panas

Pencetakan 3D untuk Bearing

Pencetakan 3D untuk Pembuatan Sepeda

Pencetakan 3D untuk Kedokteran Gigi Digital &Pembuatan Aligner Bening

Pencetakan 3D untuk Implan Medis

Roket Cetak 3D dan Masa Depan Manufaktur Pesawat Luar Angkasa

Pencetakan 3D untuk Pembuatan Alas Kaki

Pencetakan 3D untuk Komponen Elektronik

Pencetakan 3D di Industri Kereta Api

Kacamata Cetak 3D

Pencetakan 3D untuk Produksi Bagian Akhir

Pencetakan 3D untuk Bracket

Pencetakan 3D untuk Suku Cadang Turbin

Bagaimana Pencetakan 3D Memungkinkan Komponen Hidraulik Berperforma Lebih Baik

Bagaimana Pencetakan 3D Mendukung Inovasi di Industri Tenaga Nuklir

Pencetakan 3D untuk Kabin Pesawat

Pencetakan 3D dan evolusi gripper robotik 

Dengan meningkatnya penggunaan robot di bidang manufaktur, gripper robot – pada dasarnya lengan robot – berkembang untuk memenuhi kebutuhan aplikasi canggih di industri otomotif, elektronik, dan pemrosesan makanan.

Evolusi ini telah mengarah pada pengembangan gripper robot yang lebih ringan dan disesuaikan dengan peningkatan kapasitas beban dan fitur keselamatan.

Memenuhi kebutuhan gripper canggih, bagaimanapun, menjadi semakin menantang untuk teknologi manufaktur tradisional. Karena skala ekonomi, manufaktur tradisional bisa menjadi terlalu mahal ketika perusahaan hanya membutuhkan sejumlah kecil gripper.

Selain itu, kustomisasi gripper terbukti sulit dan mahal untuk dicapai dengan teknologi konvensional, seperti injection moulding.

Pencetakan 3D, berkat fleksibilitas dan kecepatannya, membuka kemungkinan baru untuk pembuatan gripper.

Manfaat gripper cetak 3D 

Ringanan 

Dengan robot yang semakin kecil, merancang gripper yang lebih kecil dan ringan agar sesuai dengan robot tersebut telah menjadi prioritas bagi banyak produsen. Salah satu cara pencetakan 3D dapat membantu adalah dengan memproduksi gripper yang dapat melakukan lebih banyak hal sambil menimbang lebih sedikit.

Dengan pencetakan 3D, pabrikan dapat merancang bentuk dan geometri baru yang membutuhkan lebih sedikit bahan dan dapat menggunakan bahan ringan, seperti serat karbon, untuk lebih mengurangi berat gripper.

Sementara pencetakan 3D memungkinkan pengurangan berat, ini juga memungkinkan desain gripper dengan kapasitas beban yang sama atau lebih tinggi. Bobot yang lebih ringan, ditambah dengan peningkatan kapasitas beban, berarti pergerakan robot yang lebih cepat dan waktu siklus yang lebih pendek, yang merupakan tujuan utama pengguna teknologi robot.

Penyesuaian 

Robot modern semakin banyak digunakan untuk meningkatkan efisiensi dalam campuran tinggi, lingkungan volume rendah di mana terdapat tingkat penyesuaian yang tinggi. Seringkali tidak ada solusi standar pas yang tersedia di pasaran sehingga, untuk banyak aplikasi, gripper robot harus dirancang khusus.

Pencetakan 3D adalah teknologi ideal untuk menyesuaikan gripper robot. Perusahaan tidak perlu berinvestasi dalam perkakas khusus yang mahal – sebagai gantinya, mereka dapat membuat desain individual dan memproduksinya langsung di printer 3D. Ini juga berarti bahwa pencetakan 3D dari gripper khusus lebih ekonomis karena tidak ada biaya perkakas tambahan.

Konsolidasi sebagian

Pencetakan 3D memungkinkan untuk menghasilkan gripper yang sebelumnya terdiri dari beberapa bagian, sebagai satu komponen. Kemampuan untuk menggabungkan beberapa bagian menjadi satu menghasilkan produksi yang lebih murah dan lebih cepat dan juga berarti ada lebih sedikit bagian terpisah yang harus dirakit.

Keamanan 

Keamanan gripper robot adalah elemen lain yang dapat ditingkatkan dengan pencetakan 3D. Ketika robot kolaboratif menjadi lebih populer, sangat penting untuk merancang gripper robot yang aman digunakan bersama rekan kerja manusia.

Fleksibilitas desain yang diberikan oleh pencetakan 3D memudahkan merancang rumahan bulat untuk gripper tanpa sudut tajam, yang bisa jadi sulit untuk proses konvensional. Selain itu, ini memungkinkan para insinyur untuk menguji beberapa desain, dengan cepat dan murah, untuk memastikan keamanan maksimum gripper.

5 Contoh pencetakan 3D untuk robot gripper 

1. Gripper 86 persen lebih ringan 

Mendeskripsikan manfaat gripper cetak 3D adalah satu hal, tetapi mengeksplorasi bagaimana teknologi digunakan dalam aplikasi kehidupan nyata adalah hal lain. Misalnya, spesialis pencetakan 3D, Kuhn-Stoff GmbH &Co KG, telah membuktikan bahwa pencetakan 3D dapat mengurangi bobot gripper hingga 86 persen dan biaya produksi hingga 50 persen.

Perusahaan menggunakan teknologi Polymer Powder Bed Fusion (PBF) untuk menghasilkan gripper bronkial yang ringan namun tahan lama untuk Wittmann Robot Systeme GmbH. Teknologi PBF menggunakan laser untuk melelehkan dan memadukan lapisan bubuk polimer untuk membuat objek.

Gripper sebelumnya terbuat dari aluminium, tabung karet dan beberapa elemen penghubung, yang menghasilkan biaya produksi yang tinggi. Dengan mendesain ulang gripper untuk pencetakan 3D, tim Kuhn-Stoff mampu mengurangi jumlah komponen dari 21 menjadi 2 dan 3D mencetaknya dalam bahan nilon.

Lebih sedikit komponen berarti lebih sedikit bahan yang dibutuhkan untuk produksi, membuat pencetakan 3D menjadi proses yang lebih cepat dan lebih murah.

Menambahkan manfaat ini adalah kemampuan untuk mengintegrasikan saluran pneumatik dan konektor ke pelat dasar.

Gripper yang dicetak 3D juga terbukti tahan lama. Kuhn-Stoff melaporkan telah diuji melalui lima juta siklus, dengan nol kegagalan atau cacat terdeteksi.

2. IAM 3D Hub 3D mencetak gripper robot untuk aplikasi produksi otomotif

Contoh lain yang menggambarkan fleksibilitas pencetakan 3D berasal dari pusat inovasi digital Spanyol, IAM 3D Hub, yang menggunakan teknologi tersebut untuk meningkatkan fungsionalitas gripper.

Gripper konvensional adalah sistem yang sangat kompleks, menampilkan sejumlah besar komponen. Hal ini dapat menyebabkan biaya akuisisi yang lebih tinggi, sekaligus juga meningkatkan risiko kegagalan, karena kebutuhan akan pemeliharaan tambahan dan penyesuaian yang berkelanjutan dan berkelanjutan.

Itulah sebabnya IAM 3D Hub memulai perjalanan untuk mengurangi hal ini kompleksitas melalui pencetakan 3D.

Memproduksi gripper secara aditif, menggunakan teknologi HP Multi Jet Fusion, membantu tim IAM 3D Hub mengurangi jumlah suku cadang di setiap gripper, termasuk saluran, konektor, magnet, dan elemen lainnya, hingga lebih dari 80 persen, sekaligus mengurangi ruang yang dibutuhkan agar sistem dapat beroperasi.

Dengan mendesain ulang mekanisme kopling, gripper baru juga memfasilitasi koneksi yang lebih cepat dengan robot, mengurangi proses dan waktu pemasangan hingga 40 persen.

3. Schmalz menyesuaikan gripper dengan pencetakan 3D dan perangkat lunak

Perusahaan Jerman, Schmalz, mulai merambah dunia vakum dan teknologi mencengkeram lebih dari 30 tahun yang lalu. Dalam perjalanannya untuk menjadi pemimpin di sektor ini, perusahaan mengadopsi pencetakan 3D untuk pengembangan produk dan produksi seri kecil.

Tim di Schmalz memahami bahwa, karena otomatisasi semakin berdampak pada lingkungan produksi, aplikasi penanganan baru dan unik memerlukan perangkat pencengkeram individu baru. Akibatnya, gripper satu ukuran untuk semua tidak dapat memenuhi persyaratan aplikasi otomasi yang berbeda dengan sempurna.

Realisasi ini mengarah pada pengembangan sistem yang memungkinkan desain custom grippers dengan cepat dan mudah. Melalui kemitraan dengan perusahaan perangkat lunak, Trinckle 3D, Schmalz telah mengembangkan aplikasi yang memungkinkan pelanggannya menyesuaikan gripper vakum.

Seluruh konfigurasi gripper khusus kasus penggunaan dilaporkan memakan waktu sekitar 10 menit dan tidak memerlukan keahlian apa pun dalam perangkat lunak CAD klasik atau desain cetak 3D.

Teknologi pencetakan 3D adalah kunci untuk produksi desain yang hemat biaya dan cepat yang dihasilkan oleh aplikasi Schmalz. Misalnya, gripper baru mengurangi gangguan penanganan dengan memasukkan panduan udara ke dalam desain gripper.

Dengan cara ini, Schmalz menghasilkan gripper yang ringan, kokoh, dan yang lebih penting, disesuaikan, dalam waktu singkat. Dipasang pada robot dan cobot yang ringan, solusi Schmalz dapat menahan beban hingga 10 kilogram.

4. Gripper yang dicetak 3D mempercepat pergantian lini pengemasan

Jalur pengemasan harus fleksibel, terutama bila sering terjadi pergantian produk. Mencapai fleksibilitas ini, bagaimanapun, seringkali lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. Dalam beberapa kasus, proses pergantian produk dapat memakan waktu beberapa hari, hingga gripper baru yang sesuai dibuat.

Carecos Kosmetic GmbH adalah salah satu perusahaan yang menghadapi tantangan ini dan menemukan solusi dalam pencetakan 3D.

Selama pergantian, perusahaan membutuhkan gripper baru yang dibuat untuk mesin pengemas yang akan mencengkeram tutup dan mengencangkannya ke stoples. Secara tradisional, perusahaan akan membuat mesin gripper dari aluminium, yang harganya mencapai 10.000 euro per bagian dan membutuhkan waktu sekitar enam minggu untuk diproduksi.

Mengingat lead time yang begitu lama, perusahaan mencari solusi alternatif yang dapat memproduksi gripper lebih cepat.

Carecos Kosmetic beralih ke bahan ekstrusi 3D printing dan mampu menghasilkan gripper dalam waktu 12 jam. Perusahaan juga menghemat hingga 85 persen biaya dan 70 persen waktu produksi dengan beralih ke pencetakan 3D polimer. Sebagai bonus tambahan, gripper plastik yang dicetak juga tujuh kali lebih ringan daripada gripper logam.

5. Pencetakan 3D untuk gripper robot yang lembut

Soft robotics adalah bidang robotika yang menggunakan bahan fleksibel, seperti TPU dan silikon, untuk membuat gripper yang ringan dan elastis.

Untuk gripper robot lunak, pencetakan 3D memberikan kombinasi unik dari kebebasan desain, bahan lembut, dan seri kecil. Salah satu perusahaan yang telah mengembangkan keahlian di bidang ini adalah ACEO, sebuah divisi dari raksasa kimia Jerman, Wacker Chemie AG.

ACEO telah mengembangkan teknologi pencetakan 3D silikon yang menggunakan teknik 'drop-on-demand', mirip dengan pencetakan 3D inkjet. Prosesnya dimulai dengan mendepositkan tetesan bahan dalam bentuk lapisan bagian tunggal, yang kemudian disembuhkan dengan sinar UV. Lapisan berikutnya dari tetesan silikon kemudian diterapkan, dan sinar UV mengikatnya ke yang sebelumnya. Proses ini diulangi sampai objek selesai.

Start-up Jerman, Formhand, telah mengembangkan gripper universal untuk aplikasi multiguna di seluruh industri, menggunakan pencetakan 3D silikon ACEO. Tim menggunakan layanan ACEO untuk membuat prototipe beberapa desain gripper. Berkat teknologinya, mereka dapat membuat komponen khusus dengan cepat dan dengan biaya rendah.

Melihat lebih luas, pencetakan 3D dari soft robotic grippers membuka jalan bagi miniaturisasi gripper dan desain multi-material. Di masa depan, sistem seperti itu dapat digunakan dalam perawatan mesin jet dan operasi invasif minimal.

Membawa robot gripper ke level berikutnya dengan pencetakan 3D 

Seiring meningkatnya kebutuhan akan gripper robot yang lebih serbaguna, pencetakan 3D memberikan solusi yang menghadirkan gripper khusus, ringan, dan tangkas. Gripper semacam itu lebih murah dan lebih cepat untuk diproduksi, yang memberi produsen lebih banyak fleksibilitas untuk bereksperimen dengan desain dan mengintegrasikan fungsionalitas tambahan.

Yang terpenting, gripper yang dicetak 3D menambah nilai pada keseluruhan sistem robot, membantu membuat robot lebih ringan dan lebih kecil.

Evolusi teknologi gripping robot pasti akan terus berlanjut, mengingat tren terkini dari manufaktur cerdas yang digerakkan secara digital, dan pencetakan 3D akan menjadi metode utama untuk membawa desain gripper ke level berikutnya.