मेटल 3डी प्रिंटिंग रोबोट एंड इफ़ेक्टर्स का वज़न कैसे कम करती है?

रोबोट भुजा के अंत में प्रत्येक अतिरिक्त ग्राम के प्रदर्शन पर खर्च होता है। भारी टूलींग बड़ी मोटरों को मजबूर करती है, ऊर्जा का उपयोग बढ़ाती है, चक्र के समय को धीमा करती है, और पेलोड चुरा लेती है जो वर्कपीस से संबंधित होना चाहिए। कई इंजीनियरों को अंततः एहसास हुआ कि वास्तविक खिंचाव रोबोट का आधार नहीं है, बल्कि अंतिम प्रभावकारक है - ग्रिपर, फिक्स्चर, या उपकरण धारक जो जोड़ से सबसे दूर बैठा है। पारंपरिक ठोस सीएनसी ब्रैकेट और क्लैंप को अक्सर अति-इंजीनियर किया जाता है, जिससे द्रव्यमान ठीक उसी जगह जुड़ जाता है जहां लीवर आर्म अपना प्रभाव कई गुना बढ़ा देता है।

धातु 3डी प्रिंटिंगउस जाल से निकलने का सीधा रास्ता प्रदान करता है। सामग्री को केवल वहीं रखकर जहां संरचनात्मक भार की आवश्यकता होती है, प्रक्रिया हल्के लेकिन पर्याप्त रूप से कठोर अंत प्रभाव पैदा करती है। इसका परिणाम औद्योगिक और चिकित्सा रोबोटों की ताकत और सटीक मांगों को पूरा करते हुए उच्च उपयोग योग्य पेलोड, तेज त्वरण और कम ऊर्जा खपत है।

एक रोबोट भुजा एक लंबे लीवर की तरह व्यवहार करती है। कलाई पर द्रव्यमान बांह की पूरी पहुंच से बढ़ जाता है। एक किलोग्राम टूलींग जोड़ने से गतिज श्रृंखला में मोटर टॉर्क और संरचनात्मक कठोरता की कई गुना अधिक मात्रा की आवश्यकता हो सकती है। व्यावहारिक परिणाम शीघ्रता से प्रकट होते हैं: कम त्वरण, गति पर अधिक पथ विचलन, उच्च ऊर्जा खपत, और वास्तविक भाग के लिए एक छोटा शेष पेलोड मार्जिन।

घटिया मशीनिंग द्वारा बनाए गए पारंपरिक अंत प्रभावकारक ठोस ब्लॉक या मोटी दीवार वाले डिज़ाइन होते हैं। वे विश्वसनीय हैं लेकिन द्रव्यमान के लिए शायद ही कभी अनुकूलित होते हैं। उच्च गति या उच्च परिशुद्धता कोशिकाओं में, वह अतिरिक्त वजन धीमे चक्र समय या बड़े, अधिक महंगे रोबोट की ओर कदम बढ़ाने की आवश्यकता के रूप में दिखाई देता है। इसलिए एंड-ऑफ़-आर्म मास को कम करना सिस्टम इंटीग्रेटर्स और रोबोट उपयोगकर्ताओं के लिए उपलब्ध उच्चतम-लीवरेज सुधारों में से एक है।

मेटल 3डी प्रिंटिंग चार डिज़ाइन दृष्टिकोणों को सक्षम बनाती है जिनका पारंपरिक मशीनिंग आसानी से मुकाबला नहीं कर सकती।

खोखली और जालीदार संरचनाएं कठोरता और बढ़ते इंटरफेस के लिए बाहरी दीवारों को बनाए रखते हुए कम तनाव वाले क्षेत्रों से सामग्री को हटा देती हैं। टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन सॉफ़्टवेयर सामग्री को केवल प्राथमिक लोड पथों के साथ रखते हुए, आकार को और परिष्कृत करता है। परिणाम अक्सर एक जैविक दिखने वाला हिस्सा होता है जो मूल ठोस डिज़ाइन की तुलना में 30-50% हल्का होता है फिर भी विक्षेपण और तनाव सीमाओं को पूरा करता है।

आंशिक समेकन एक और बड़ा लाभ है। एकाधिक ब्रैकेट, एडेप्टर और फास्टनरों को एक ही मुद्रित घटक में विलय किया जा सकता है। कम जोड़ों का मतलब है कम असेंबली वजन, कम सहनशीलता स्टैक-अप और विफलता के कम बिंदु।

आंतरिक चैनल सीधे भाग में बनाए जा सकते हैं। वायवीय या वैक्यूम लाइनें जिन्हें कभी बाहरी ट्यूबिंग और फिटिंग की आवश्यकता होती थी, अब संरचना के अंदर चलती हैं, लिफाफे को साफ करती हैं और अतिरिक्त द्रव्यमान को हटाती हैं।

इन तकनीकों का उपयोग उत्पादन ग्रिपर और फिक्स्चर में पहले से ही किया जा रहा है। प्रलेखित परियोजनाएं अधिकतम तनाव और विस्थापन को स्वीकार्य सीमा के भीतर रखते हुए अंतिम प्रभावकों के लिए 30-47% की सीमा में वजन में कमी दिखाती हैं। सटीक बचत मूल डिज़ाइन, लोड केस और चुनी गई सामग्री पर निर्भर करती है, लेकिन दिशा सुसंगत है: कार्यात्मक ताकत का त्याग किए बिना महत्वपूर्ण द्रव्यमान को हटाया जा सकता है।

सामग्री का चयन घनत्व और ताकत-से-वजन अनुपात से शुरू होता है।

एल्युमीनियम सबसे कम द्रव्यमान प्रदान करता है और अक्सर उच्च गति वाले औद्योगिक ग्रिपर के लिए पहली पसंद होता है। टाइटेनियम घनत्व के मामले में मध्य में बैठता है लेकिन उत्कृष्ट विशिष्ट शक्ति और जैव अनुकूलता प्रदान करता है। वही टाइटेनियम मिश्र धातु का उपयोग किया जाता हैटाइटेनियम मिश्र 3डी मुद्रित चिकित्सा प्रत्यारोपणविनियमित चिकित्सा उत्पादन में पहले से ही सुसंगत यांत्रिक गुणों, पाउडर गुणवत्ता नियंत्रण और बैच ट्रैसेबिलिटी का प्रदर्शन किया है। वह प्रक्रिया परिपक्वता सीधे सर्जिकल-रोबोट अंत प्रभावकों में स्थानांतरित हो जाती है जिसमें कम द्रव्यमान को उच्च विश्वसनीयता के साथ जोड़ना होगा।

स्टेनलेस स्टील का चयन तब किया जाता है जब संक्षारण प्रतिरोध या पूर्ण ताकत वजन दंड से अधिक हो जाती है।

एक सरल निर्णय क्रम:

न्यूनतम द्रव्यमान → एल्यूमीनियम को प्राथमिकता दें

उच्च शक्ति या मेडिकल-ग्रेड बायोकम्पैटिबिलिटी → टाइटेनियम की आवश्यकता है

आक्रामक वातावरण या अधिकतम स्थायित्व → स्टेनलेस स्टील

मेटल एडिटिव विनिर्माण जटिल आंतरिक ज्यामिति के साथ निकट-नेट-आकार वाले हिस्सों का उत्पादन करता है, लेकिन महत्वपूर्ण इंटरफेस को अक्सर मशीनिंग की आवश्यकता होती है। असर वाली सीटें, सटीक स्थान निर्धारण वाली सतहें, थ्रेडेड छेद और सीलिंग चेहरे आमतौर पर आवश्यक सहनशीलता और सतह खत्म प्राप्त करने के लिए एक अंतिम सीएनसी पास प्राप्त करते हैं।

यह हाइब्रिड दृष्टिकोण विशेष रूप से मेडिकल और सर्जिकल रोबोटिक्स में आम है।परिशुद्ध सीएनसी मशीनीकृत चिकित्सा उत्पादमेटिंग सुविधाओं पर सख्त ज्यामितीय नियंत्रण और चिकनी सतह की गुणवत्ता की मांग करें। जटिल हल्के ढांचे को प्रिंट करना और फिर केवल कार्यात्मक सतहों की मशीनिंग करना दोनों प्रक्रियाओं का सबसे अच्छा संयोजन है: डिज़ाइन की स्वतंत्रता और योगात्मक से बड़े पैमाने पर कमी, घटाव से आयामी सटीकता।

अंगूठे का एक व्यावहारिक नियम:

ऑर्गेनिक, टोपोलॉजी-अनुकूलित बॉडी और किसी भी आंतरिक चैनल को प्रिंट करें।

माउंटिंग इंटरफेस, सटीक बोर और सीलिंग सतहों की मशीनिंग करें।

गैर-महत्वपूर्ण बाहरी सतहों को मुद्रित या हल्के ढंग से तैयार छोड़ दें।

एक सिस्टम इंटीग्रेटर को हाई-स्पीड पैकेजिंग सेल के लिए हल्के ग्रिपर की आवश्यकता होती है। मूल सीएनसी-मशीनीकृत एल्यूमीनियम डिज़ाइन का वजन 1.85 किलोग्राम था और रोबोट के उपयोग योग्य पेलोड को सीमित कर दिया। नए संस्करण को टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन के साथ फिर से डिज़ाइन किया गया और AlSi10Mg में मेटल 3D प्रिंटिंग द्वारा निर्मित किया गया, इसके बाद जॉ माउंटिंग फेस और वायवीय पोर्ट पर CNC फिनिशिंग की गई।

मुद्रित और मशीनीकृत ग्रिपर 1.12 किलोग्राम पर आया - 39% वजन में कमी। कठोरता और पकड़ बल मूल विनिर्देश के भीतर ही रहे। चक्र समय में लगभग 8% सुधार हुआ क्योंकि रोबोट अधिक आक्रामक तरीके से गति और गति कम कर सकता था। उसी हाइब्रिड प्रक्रिया को तब से कई सर्जिकल-रोबोट उपकरण धारकों पर लागू किया गया है जहां द्रव्यमान और सतह की गुणवत्ता दोनों महत्वपूर्ण हैं।

प्रत्येक दुकान कार्यात्मक अंत-प्रभावक कार्य के लिए समान रूप से तैयार नहीं है। ऑर्डर देने से पहले, निम्नलिखित की पुष्टि करें:

सामग्री प्रमाणपत्र और पाउडर ट्रैसेबिलिटी (टाइटेनियम के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण)

घनत्व और यांत्रिक-संपत्ति परीक्षण रिपोर्ट प्रदान करने की क्षमता

इन-हाउस या कसकर नियंत्रित पोस्ट-प्रोसेसिंग (तनाव से राहत, यदि आवश्यक हो तो एचआईपी, सीएनसी फिनिशिंग)

आयामी निरीक्षण क्षमता (आंतरिक चैनलों के लिए सीएमएम या सीटी)

प्रोटोटाइप से छोटे-बैच और थोक मात्रा में आगे बढ़ने का अनुभव

डिज़ाइन-फॉर-एडिटिव दिशानिर्देशों और यथार्थवादी लीड समय पर स्पष्ट संचार

एक सक्षम मेटल 3डी प्रिंटिंग निर्माता या मेटल 3डी प्रिंटिंग फैक्ट्री इन बिंदुओं पर खुलकर चर्चा करेगी और अक्सर उद्धृत करने से पहले एक डिज़ाइन-फॉर-एडिटिव समीक्षा पेश करेगी। उन आपूर्तिकर्ताओं की तलाश करें जो पहले से ही रोबोटिक्स या चिकित्सा उपकरणों के लिए कस्टम मेटल 3डी प्रिंटिंग सेवा का काम संभालते हैं; प्रक्रिया अनुशासन को आगे बढ़ाती है।

संरचनात्मक घटकों के लिए धातु योज्य विनिर्माण को औपचारिक स्वीकृति मिलना जारी है। एयरोस्पेस और चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए विकसित प्रक्रिया मानकों, सामग्री विनिर्देशों और गुणवत्ता-प्रणाली आवश्यकताओं को तेजी से औद्योगिक रोबोटिक्स पर लागू किया जा रहा है। मान्यता प्राप्त अभ्यास का यह बढ़ता हुआ निकाय उन अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए जोखिम को कम करता है जो मुद्रित अंतिम प्रभावकों को निर्दिष्ट करते हैं।

यदि आप हल्के अंत प्रभावक का मूल्यांकन कर रहे हैं, तो वर्तमान डिज़ाइन या प्रदर्शन आवश्यकताएँ भेजें। एडिटिव और वज़न घटाने के लिए एक संक्षिप्त डिज़ाइन समीक्षा यथार्थवादी बचत और सर्वोत्तम प्रक्रिया मार्ग-शुद्ध धातु 3 डी प्रिंटिंग, सीएनसी के साथ हाइब्रिड, या टूलींग या उत्पादन के लिए प्रतिबद्ध होने से पहले एक संयोजन दिखा सकती है।