hirdetés
hirdetés

Kitágult mozgástér

3D-ben nyomtatnak az okosrobotok

Tág teret befogó ipari robotok szabadíthatják ki a 3D-nyomtatást a dobozból, amelybe a technológia eddig bezárta. A széles, lendületes ívekben mozgó robotkarok árnyékában azonban már érkeznek azok az önjáró minirobotok, amelyek együttműködő rajokba szerveződve még náluk is nagyobb nyomtatási feladatokra készek. 

hirdetés

A Gartner előrejelzése (Predicts 2017: 3D Printing Accelerates) szerint 2020-ra az ipari műveletek 10 százalékában 3D-s robotnyomtatók fognak dolgozni a gyártási folyamatokban.

Jelentős technológiai fejlődésen ment keresztül a 3D-nyomtatás az utóbbi tíz évben, a repülőgép- és autógyártástól kezdve a fogyasztási cikkek és egészségügyi eszközök, implantátumok előállításáig számos területen alkalmazásra talált. Rég túl vagyunk már az olcsó, elenyésző funkcionalitással bíró, műanyag prototípusok nyomtatásán. A technológia utat talált magának a gyártási folyamatokba, amelyek gyorsan leszállítható, egyedi tervek szerint, kis sorozatban készülő darabokat állítanak elő.

Az MX3D robot fémhíd nyomtatására is képes (forrás: MX3D.com)
Az MX3D robot fémhíd nyomtatására is képes (forrás: MX3D.com)

Megjelentek viszont már azok a fejlesztések is, amelyek további technológiák integrálásával a 3D-nyomtatás új távlatait vetítik előre.

Vigyázó gépi szemek

Izgalmas technológia a 3D-nyomtatás, mert hihetetlenül összetett formák és szerkezetek is előállíthatók vele, amelyek hagyományos módszerekkel – pl. öntéssel vagy marással – nem készíthetők el. A kereskedelmi forgalomban elérhető 3D-nyomtatók viszonylag kis mérete és lassúsága miatt azonban ma még rendkívül költséges vagy szinte lehetetlen nagyobb struktúrák nyomtatása. Több gyártó is dolgozik ezért olyan innovatív megoldásokon, amelyek fordulatot hozhatnak ezen a téren.

A londoni AI Build a Kukával és az Nvidiával együttműködve olyan technológiát fejleszt 3Dp néven, amely a 3D-nyomtatást kiszabadítja eddigi térbeli korlátai közül. A cégek szakemberei a nyomtatófejeket a Kuka ipari robotjára szerelték, amelyhez Kinect mozgásérzékelő kamerákat is csatlakoztattak. A robotkar tág mozgásterén belül a 3D-nyomtató így az eddigieknél sokkal nagyobb munkadarabokat készíthet, ráadásul nem vakon, pusztán a 3D-fájl alapján dolgozik, hanem az Nvidia grafikus processzorokból és mélytanuló algoritmusokból felépülő rendszerén működő, nagy teljesítményű képelemzés – a mesterséges intelligencia által nyert gépi látás – által valós időben, folyamatosan ellenőrzi is, hogy a készülő darab mindenben megfelel-e az eredeti tervnek. Az AI Build technológiájával akár 3,2×2,4×2,8 méteres szerkezetek is nyomtathatók anélkül, hogy ez a sebesség vagy a minőség rovására menne. A cég demójában például egy 5 méter magas, 48 darabból álló pavilon két hét alatt készült el – hagyományos 3D-nyomtatókkal ugyanez hónapokba telt volna.

A Stratasys Infinite Build 3D Printer szintén automatizált ipari robotkarra helyezi a 3D-nyomtató fúvókáit, így szinte korlátlan méretű munkadarabok gyors és pontos előállítására alkalmas. Hasonló módon az ABB Robotics egy holland startup céggel, az MX3D-vel közösen két robotkar segítségével egy fémhidat nyomtat Amszterdam egyik csatornája felett, a Skanska pedig a londoni 6 Bevis Marks irodaépületét fedő szerkezet összetett tartóelemeit készítette 3D-nyomtatással.

Az AI Build mesterséges intelligenciával vezérelt Kuka robotokkal nyomtat nagy méretű szerkezeteket
Az AI Build mesterséges intelligenciával vezérelt Kuka robotokkal nyomtat nagy méretű szerkezeteket

Eközben a gyárcsarnokokban is felbukkantak azok a kísérleti hibridek, amelyek a maró- és más megmunkáló gépeket ötvözik 3D-nyomtatókkal – és a Gartner szerint ezek a projektek is minden bizonnyal további szakmai-pénzügyi támogatásra számíthatnak a jövőben.

Mind kifinomultabbá és okosabbá válnak majd az automatizált 3D-nyomtató rendszerek a piacelemző előrejelzése szerint. A korábbi nemzedéket képviselő, előre programozott, hibázásra hajlamos gépeket új generációs, intelligens és alkalmazkodóképes rendszerek váltják fel, amelyek szüntelenül monitorozzák a nyomtatás folyamatát, azonnal észlelik, ha probléma merül fel, és korrigálják azt, vagy ha ez nem lehetséges, elvetik a hibás darabot. Ez a folyamatos és beható önellenőrzés, az okos automatizálás sokkal inkább használhatóvá teszi majd a 3D-nyomtatást a gyártási folyamatokban, mint az eddigiekben alkalmazott, előre programozott automatizálásra épülő megközelítés.

Robotpókok raja

A méretnövelésen túl az új generációs 3D-nyomtatás egyik jövőbeli iránya a mobil gyártás lehet. A Siemens New Jersey állambeli, princetoni kutatóintézetének munkatársai olyan, pókra emlékeztető robot prototípusán dolgoznak, amely önállóan is adott helyre viszi a 3D-nyomtatást, de társaival együtt, rajban működve nagy és összetett szerkezetek, felületek – például repülőgép- vagy hajótörzsek – gyors, helyszíni előállítására, javítására is alkalmas.

A Siemens Spiders, vagy ahogyan a kutatók nevezik, a SiSpis projekt egy nagyobb fejlesztés, a Siemens Agile Manufacturing Systems (SiAMS) része, amely agilis gyártórendszerek létrehozását célozza. A robotpókok lényegében lábakon járó 3D-nyomtatók, ezen belül az önjáró, autonóm rendszereket képviselik, és a jövőben talán az ipari robotmunkás új osztályává fejlődhetnek.

Siemens Spider: feladatmegoldó rajban dolgozó, mobil 3D-nyomtató
Siemens Spider: feladatmegoldó rajban dolgozó, mobil 3D-nyomtató

Miután egy hajótörzs belső felületére történő nyomtatáshoz egynél több, valószínűleg több száz robotpókra lenne szükség, kulcskérdés, hogy a gépek rajban miként működnének együtt. A Siemens kutatói a problémát úgy oldották meg, hogy minden robotpókot kamerával és lézerszkennerrel szereltek fel, ami korlátozott önállóságot kölcsönöz nekik. A robotpókok így felismerik közvetlen környezetüket, és miután tudják, hogy lábaikon levő fúvókáik mekkora hatósugárral bírnak, munkaterületüket is be tudják határolni. Ezt az információt megosztják egymás között, és egy számukra fejlesztett feladattervező szoftver segítségével megtervezik a munkát. A területet függőleges sávokra osztják, amelyekben mozognak, és egyetlen négyzetmillimétert sem hagynak kezeletlenül, még akkor sem, ha a felület geometriai felépítése összetett.

Az önálló egyedek együttműködése odáig megy, hogy a robotpók észleli, amikor úgy két óra múltán kezd lemerülni az akkumulátora, és visszamegy a töltőállomáshoz. Előtte azonban átadja adatait az éppen feltöltött robotpóknak, így az pontosan ott tudja folytatni a munkát, ahol a másik abbahagyta. Hasonló módon a robotpókok, ha valamilyen akadályba ütköznek a munkaterületen, közösen találják meg a kerülőutat.

Hűen a projekt fókuszához, a kis méretű elektromotorokat és a kábeleket leszámítva maguk a robotpókok is 3D-nyomtatással készültek – mechanikus és digitális alkotóelemeiket a kutatók a Siemens PLM-megoldásában, az NX-ben és a hozzá fejlesztett, speciális szoftverben, a ROS-ban (Robot Operating System) tervezték meg, illetve fejlesztették le.

A Siemens robotpók projektje három éve indult, hogy létrehozza az önjáró gyártó gépek próbaplatformját, amelyek képesek megérteni a feladatot, azt felosztani egymás között, majd szervezetten együttműködve hozzálátni a kivitelezéshez anélkül, hogy ehhez különösebben programozni kellene őket. Mára a projekt ezt a célt elérte, a kérdés most már az, hogy a technológia beérésével a Siemens robotpókjai hol kerülnek először gyakorlati bevetésre.

A robotpókok együttműködését és közös feladattervezését szolgáló algoritmusokat Livio Dalloro terméktervező, modellező és szimulációs kutatócsapata fejlesztette
A robotpókok együttműködését és közös feladattervezését szolgáló algoritmusokat Livio Dalloro terméktervező, modellező és szimulációs kutatócsapata fejlesztette

Felügyelet a felhőből

Miután a Siemens 3D-nyomtató robotpókjai egyelőre próbaplatformként működnek, a legtöbb felhasználó olyan, nem autonóm rendszerekkel dolgozik, amelyek nagyobb felügyeletre szorulnak. Az idei CeBIT-en kiállító japán Kabuku MMS felhőalapú megoldása a 3D-nyomtatással foglalkozó szolgáltatók, műhelyek, beszállítók, kutató-fejlesztő laboratóriumok számára könnyíti meg a feladatok menedzselését.

Az MMS olyan időigényes üzleti folyamatokat tesz gördülékennyé, mint az árajánlat készítése, a kellékanyag-mennyiség számítása, a rendelések kezelése, a számlagenerálás és a könyvelés. Az MMS a 3D-nyomtatást végző vállalatoknak az ügyfélélmény javításában is segít, mivel meglévő árajánlat-készítő és rendeléskezelő munkafolyamatai bármely weboldalba beilleszthetők, és a visszatérő ügyfelek 3D-állományainak készletezésére is lehetőséget ad, közvetlen üzenetküldő szolgáltatás mellett. Egy 3D-fájl feltöltését vagy egy szöveges üzenetben küldött utánrendelést követően az ügyfél így biztos lehet abban, hogy a prototípus, alkatrész vagy termék a legrövidebb időn belül elkészül, mert szolgáltatója az adminisztráció terhe alól nagyrészt mentesülve azonnal a nyomtatással, a rendelés teljesítésével foglalkozhat. Az MMS más, például CRM- és ERP-szolgáltatásokkal is jól integrálható, ami könnyebbé teszi a munkafolyamatok további automatizálását, havi előfizetési díja pedig a használt funkciók számával arányos, így a legkisebb 3D-nyomtató műhelyek számára is hozzáférhető.

Ugyancsak a 3D-nyomtatás teljesítményét javítja a Stratasys és a Dassault Systèmes együttműködése. A Stratasys által bejelentett GrabCAD Print Solidworks beépülő szoftvermodul mindazokkal a képességekkel bír, amelyek az önálló GrabCAD Print programot jellemzik, azzal a könnyebbséggel, hogy segítségével közvetlenül a Solidworks környezetből nyomtathatók a szimulációs tesztekkel anyagmennyiségre és állóképességre optimalizált alkatrészek. Különösen az olyan mérnökcsapatok munkáját könnyíti meg ez a prediktív képességeket és hatékony munkafolyamatokat ötvöző megoldás, amelyeknek gyorsan kell előállítaniuk az új prototípusokat.

Kis Endre
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés