Drukowanie 3D robotem

Drukowanie 3D robotem

Duża elastyczność stanowisk zrobotyzowanych oraz popularność (dostępność) i możliwości druku 3D (realizowanego najczęściej za pomocą drukarek 3D) przyczyniły się do połączenia tych dwóch rozwiązań. Drukowanie 3D robotem przemysłowym łączy w sobie zalety robotów jako uniwersalnych maszyn o dużych zdolnościach manipulacyjnych i dużych przestrzeniach roboczych (szczególnie z wykorzystaniem osi zewnętrznych, takich jak pozycjonery czy tory jezdne) oraz drukarek 3D (głównie FDM z uwagi na prostą implementację i dostępność technologii).

Kolejne kroki do wykorzystania robota jako drukarki 3D:

1. Budowa stanowiska zrobotyzowanego

Takie stanowisko do druku 3D musi składać się z robota CNC oraz dodatkowego wyposażenia do drukowania, głownie ekstruder i hotend w adapterze mocowanym do ostatniej osi robota oraz szpulę z materiałem.

2. Przygotowanie modelu do druku 3D

Modele 3D do druku mogą pochodzić z różnych źródeł:

  • bezpłatne biblioteki i portale
  • skanowanie 3D (np. ręcznymi skanerami Artec 3D: www.skanery3d.eu)
  • modelowanie CAD

W naszym przypadku został wykorzystany program ZW3D CAD/CAM (www.zw3d.com.pl), posiadający możliwości bryłowo – powierzchniowego modelowania, ułatwiającego pracę zarówno nad modelami mechanicznymi jak i powierzchniami free-form.

 

3. Wygenerowanie programu (kodu NC) do sterowania robotem

W tym przypadku działania przebiegają 2-etapowo. Najpierw następuje „zamiana” modelu na ścieżki narzędzia z rozbiciem na poszczególne warstwy drukowania (np. w programach Slic3r lub Simplify 3D). Ważne jest rozpoznanie rodzajów ruchów, generowanie materiału podporowego w zależności od kąta pochylenia ścian, sterowanie wypełnieniem bryły i inne elementy, istotne z punktu widzenia czasu i jakości wydruku.

Następnie program NC jest przekształcany za pomocą symulatora Eureka na język zrozumiały dla robota (który jest rożny w zależności od producenta a nawet wersji układu sterowania). Jednocześnie 2-osiowy kod jest dostosowywany na możliwości ruchowe 6-osiowego robota – lub w razie potrzeby z synchronizacją osi zewnętrznych, takich jak pozycjonery, tory jezdne, stoły uchylno-obrotowe itp. Oprogramowanie sprawdza jednocześnie kolizje (z detalem, otoczeniem robota), osobliwości i limity osi oraz dopuszczalne przyspieszenia i prędkości na poszczególnych osiach. Po bezbłędnej symulacji można wygenerować program sterujący robotem.

4. Druk 3D za pomocą robota

Wygenerowany w Eurece program może być od razu wczytany i uruchomiony na robocie. Robot może drukować model 3D a użytkownik w tym czasie może przygotowywać kolejne programy dla robota.

5. Model docelowy – wydrukowany w 3D

Po zakończeniu procesu wystarczy zdjąć rzeczywisty, wydrukowany z tworzywa sztucznego model 3D – funkcjonalną część, mogącą posłużyć jako prototyp lub zamiennik uszkodzonej części.

Całość procesu wydruku robotem i porównanie z symulacją pokazano na poniższym filmie.

Cały proces (od modelowania CAD do generowania kodu na robota na potrzeby druku 3D) pokazuje poniższy film instruktażowy.

Przykład drukowania bardziej złożonego kształtu: