许昌3D打印

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工业机器人3D打印的研究状况

更新时间: 2020-01-14 11:20:53  查看次数: 327    

相比国内,2015年3月在荷兰Veldhoven举行的Rapidpro 2015活动中,28岁的创业者Jasper Menger展示了具有3D打印功能的机器人或者说是一台机器人臂结构的3D打印机,它能够实现软件和机器人运动模式完美地结合,能够在任何一个方向上进行3D打印。此外,在耗材上,Jasper使用的是更为廉价的颗粒材料(PP和玻璃纤维),而不是线材。当被加热至220摄氏度之后,这些颗粒可以直接通过一个3毫米喷嘴以稳定的速度挤出。机器人的软件可以根据它所处理项目的范围不同而加快或减慢3D打印速度。由于机器人可用功能的不断增长,所以很容易通过编程适应工具的变化,使各种任务集成到一个单一的打印项目中,确保制造不间断进行。


其次,当年下半年在巴黎东京宫的L’Usage Des Formes展会上,展现了一项名为“彩虹”的独特3D打印作品(彩虹长12米,是由12个单独的部分组装而成的),它是一种由段线状结构组合而成的超大型中空结构。该结构是由苏黎世研究将数字化制造与建筑生产相结合的Gramazio Kohler研究所使用工业级机械臂通过自动化3D打印制成的大型建筑结构,每一台这种设备都能在1秒内挤出12mm的塑料线材,从而自由实现空间内连续网格结构的3D打印,其在世界上尚属首次。尽管该作品还没有真正进入建筑使用阶段,但“彩虹”仍是设计和材料研究方面将真实建筑与数字化制造相结合的一项创新。


此外,随着工业设计乃至材料科学的快速发展,kuka公司推出了一款利用kuka机器臂作为打印头,可在空间中沿不同路径曲线打印的机械臂3D打印机,其3D打印喷头的机械设计灵活可变,总共设计了四个打印头,位于中间的一个打印头被其他三个打印头有规律的环绕着,且这三个打印头可以按打印要求一张一合,使线材的截面形状在打印过程中定型,形成类似蛛丝的强硬结构。该款机械臂3D打印机的机械载体是kuka机器人,在模型打印过程中,机器人首先按照程序设定好的路径移动,3D打印喷头则随着机器人的移动不断地吐丝形成一定的空间曲面结构模型。机械手末端的四个打印头由附加的电路以及机械装置控制,中间被固定的打印头沿着已经拟合好的曲线移动,而外面三个可移动的打印头可沿着打印路径在几个状态间连续摆动,一张一合,形成具有特殊截面的摆动曲线,这样打印出的曲线模型具有非常高的结构强度。


打印前,要将机器人、工作头以及锚固平面处于精确的校准位置,而最外层的铝型材框架正好保证了这一点,令整套装置更加具有系统性和完整性。整套3D打印系统由独立的电路控制,包含供应装置、挤压运送装置、加热装置、速度/温度控制装置以及操作面板。此外,由于打印头工作时会产生大量的热量,为使打印线材即时凝固,装置还设计了冷却系统,用空气压缩机将气流持续大量的吹向打印喷头前端,使受热融化的ABS线材冷却定型。Kuka六轴机器人作为3D打印喷头的载体,可根据模型结构按照合理的路径进行3D打印,kuka的运动则由线下编程完成,从而令空间打印与通用建模软件完美对接。



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