Print

Moderní technologie výroby stavebních dílů – robotický 3D tisk z dílny VUT

-- 29.01.20

Od zefektivnění kolejové dopravy přes design gama kamery až po špičkové drony – takovou škálu exponátů nabídl stánek VUT Brno na MSV 2019. V duchu Průmyslu 4.0 a digitální továrny vystavila Fakulta strojního inženýrství a Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií ve spolupráci s výzkumným centrem CEITEC VUT opravdové špičky techniky. Nás pochopitelně zaujaly roboty, konkrétně ty, které jako koncový nástroj využívají tiskové hlavy.

Robotický 3D tisk přináší moderní technologie výroby stavebních dílů s lepšími mechanickými vlastnostmi. Robotizací se tisková hlava totiž dokáže během výroby natáčet a zvládne tak třeba i tisk na kolmou stěnu. „Je to díky využití šestiosého robotického ramena, které orientuje tiskovou hlavu v požadovaném směru. Je také možné výrazně redukovat množství podpůrného materiálu. Vyvinuté 3D tiskové hlavy tedy umožňují výrobu komponent strategiemi, které jsou téměř nezávislé na tvaru a orientaci 3D tiskové platformy,“ představil v rozhovoru pro časopis Control Engineering novinku David Škaroupka z Ústavu
konstruování FSI VUT v Brně.

Jak vůbec vznikl nápad spojit 3D tisk a robotiku?
U nás vznikl díky příležitosti, kterou s sebou přineslo založení výzkumného centra NETME. V té době už byla některá řešení obdobného typu známá. My jsme znali 3D tisk, ale robot byl pro nás novinka. Zpočátku se na robotickém pracovišti zejména obrábělo, což byl původní záměr. Teprve od roku 2018 má úplnou prioritu 3D tisk.

Na vašem stánku na veletrhu MSV bylo možné vidět „v akci“ roboty KUKA a ABB. Chápu to správně, že se na projektu obě společnosti podílejí?
Obě společnosti jsme oslovili, představili jsme jim náš plán výstavy a požádali je o podporu a zapůjčení robotů. Těší mě, že v obou případech jsme se setkali s vlídnou odezvou a vstřícností. Vývoj obou aplikací je prozatím čistě na naší straně.

Jakým koncovým nástrojem je řešeno uchycení tiskové hlavy?
Obě tiskové hlavy jsou standardním způsobem přišroubovány k přírubě robotu.

K samotným tiskovým hlavám. V čem se liší od těch klasických, které najdeme ve stolních 3D tiskárnách?
Tisková hlava na strunový filament je velmi podobná těm ve stolních tiskárnách. Vyvinuli jsme vlastní HotEnd s průměrem trysky 2 mm; systém je chlazen stlačeným vzduchem. Tisková hlava na polymerní beton a granuláty je v principu šnekový extrudér, který vznikl za účelem vývoje procesních parametrů tisku odpadních termoplastů plněných pískem, v našem případě o frakci až 4 mm, která je pro standardní plastařské extrudéry příliš velká.

Existují ještě další rozdíly mezi klasickým 3D tiskem a tím robotickým?
Ano, ten hlavní rozdíl spočívá v možnosti orientovat tiskovou hlavu během tisku,
například co nejblíže tečně stěny, a tím zlepšit vlastnosti výtisku. Zjistili jsme tak, že pro spojování vrstev je téměř nepodstatné, jestli tryskou o průměru 2 mm tiskneme „na podlahu“ nebo „na strop“.

V jaké fázi se aktuálně „vývoj“ robotického 3D tisku na VUT nachází a kam směřujete?
Tento rok ukončujeme projekt technologické agentury, v rámci kterého jsme vyvinuli experimentální šnekový extrudér. Plánujeme s výzkumem pokračovat jak na aplikacích s polymerním betonem a termoplasty, tak s materiály  zpracovávanými zastudena (cementové pasty či materiály na bázi jílu). Kromě velké tvůrčí svobody, kterou nám technologie nabízejí, směřujeme k výzvám cirkulární ekonomiky, materiálového upcyclingu, automatizované architektury a Průmyslu 4. 0. Plánujeme také vývoj aplikace s hybridní výrobou (3D tisk a obrábění). S technologií na strunové materiály máme velké plány; v příštím roce
bychom rádi spolupracovali s kolegy z Laboratoře bioplastů Ústavu chemie materiálů FCH VUT a ze společnosti Fillamentum. Půjde o aplikaci pro 3D tisk z materiálu na bázi biopolymerní matrice a anorganického plniva odpovídajícímu složení pouštního písku na EXPO 2020 v Dubaji. V případě obou technologií plánujeme vývoj v oblasti přísunu materiálu, jeho kontroly, zpětné vazby, účinnosti ohřevu i chlazení. Je nutné zvyšovat spolehlivost celého procesu, to platí asi obecně pro oblast aditivní výroby.

Na jaké limity při vývoji robotického 3D tisku narážíte?
Limitem je samotná přesnost robotického ramena se sériovou kinematickou strukturou, kde se nepřesnosti sčítají. To se projevuje zejména v aplikacích s reorientací směru nanášení materiálu. Komplikovanější v porovnání s 3D tiskárnou je také doprava materiálu do tiskové hlavy, což je také jedna z věcí, kterými se budeme zabývat.

Dalšími tématy, která často řešíme, jsou alternativní 3D tiskové strategie a vyvážení produktivity a rozlišení tisku, což je do značné míry dáno zvoleným průměrem trysky.

Najde tato robotická technologie využití i v jiných oborech než „jen“ ve výrobě stavebních dílů s lepšími mechanickými vlastnostmi?
Rozhodně ano. Jsme absolutně otevřeni všem podnětům, které nás nasměrují k novým aplikacím. Věřím, že koncept stavebních prvků a zahradního mobiliáře je jen začátek. Pustili jsme se do něj proto, že má logiku pro nás i naše průmyslové partnery. Už během MSV jsme se setkali se zajímavými tipy na aplikace v prototypingu pro automotive, a dokonce i s jednou aplikací pro výrobní linku s plechovými díly. Šestiosý robot pro nás zároveň není nezbytně nutným polohovacím zařízením, ale fascinuje nás svou univerzálností a svobodou výroby. Taková by asi měla být i aplikace, pro kterou bude technologie robotické aditivní výroby určena.

Autor: Vítězslav Fejfar, CE Česko


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Digitální výroba 2020
2020-06-09 - 2020-06-10
Místo: Praha
Digitální logistika 2020
2020-06-10 - 2020-06-10
Místo: Brno
Marketing 4 Engineering
2020-06-11 - 2020-06-11
Místo: Praha

Katalog

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2020 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI