特征添加剂制造（3D打印）运营与管理机器人
掌握3D:确定手柄控制部署连续纤维打印

在过去十年中，添加剂制造在行业中变得更加普遍存在，但许多3D印刷部件从未看到过夜。

它们隐藏在机器或车辆中，或者它们用于工厂本身的工具。传统上，这意味着，虽然力量和耐用性最重要，但视觉上吸引和提供舒适的手感。

当确定控制手控制,一个新的Brunswick-based制造商,需要一个新的3 d打印机,会产生部分看到的,感动,每天与最终用户,公司不得不挖和做一些研究来寻找合适的解决方案。

Sure Grip服务于加拿大一个独特的市场，为残疾人设计和生产手动和电子驾驶辅助设备。这些产品包括手动控制、开关、旋钮、踏板和其他改装到大众市场汽车上的产品，以便具有各种物理能力的人能够驾驶。

Cody Howell表示，该市场的最终用户通常需要由于伤害导致独特的物理重建而导致的伤害。

“我们的产品通常为它们工作，但用户界面需要非常具体，”他说。

“我们花了很多时间加工，仍然没有提出我们希望得到的产品水平。所以我们投入3D打印真的有助于我们为我们提供更便宜和更高质量的一次性的东西。“

升级的时间

作为唯一的手控制产品制造商在加拿大，而只有三个在北美的主要球员之一，紧握是添加剂制造的车辆控制行业的早期采用者。

2012年9月，该公司收购了其第一台打印机，这是一种使用ABS的Stratasys Fortus 250 - 亦称丙烯腈丁二烯苯乙烯，3D印刷中使用的第一和最常见的材料之一。

豪威尔说:“我们需要另一台3D打印机的原因之一是我们每天24小时都在运行Stratasys打印机。“它从未、从未停止过。”

周五下午，该团队将为60小时打印设定一个铸造板，然后周一早上进来拿起成品部分。

但是，随着订单量的增加，以及团队建设保持新产品，将需要3D印刷部分，现有的打印机开始需要更多的维护。请注意，如果机器去了，零件可能无法使用向右走，豪威尔和他的团队知道是时候让其他打印机。

2019年，豪厄尔决定研究市场，看看首次购买7年后的情况。

一个新的解决方案

技术确实走过了漫长的道路 - Markforged，在业内闻名的碳纤维，这提供激起霍威尔对机器人的潜在的整合利益3D打印解决方案打印能力。

Markforged的打印材料被吹捧为具有这样的高强度 - 重量比和机器本身，例如紧密度容限，对于协同的机器人的末端执行器可以实际3D打印。

由于Sure Grip计划在未来几年内实施机器人技术，Howell认为这是一个工作夹具应用的机会。

“我们可以拿东西，我们现在在做什么，并获得更高的质量。这证明了一些投资的增加容量，增加质量到什么我们已经在做的方面，” Howell说升级紧握的打印机所决定的。

“然后，在那之上，[我们有]一台机器，我们可能能够提高我们的制造能力，并降低我们在网上带来新事物的研发成本。这对我来说非常有趣。“

连续纤维印刷

最终，Howell选定了Markforged X7工业打印机，该打印机包含自动校准功能，确保随时可以打印，并可选择连续增强纤维打印。

“我们发明了一种过程技术，在我们躺下塑料时，我们实际上沿着路径嵌入连续的纤维。我们可以通过图层建立这些路径，“Markforged的营销副总裁Michael Papish说。

“如果你想一下，你把钢筋放入混凝土，让一个没有任何结构的物体变成一个更强、更有组织的钢筋，这正是我们在打印塑料时所做的。”

Markforged的基础材料是缟玛瑙，这是一种由微碳纤维填充的尼龙，具有高强度的性能，使零件经久耐用。

打印机配备有辅助喷嘴，允许任选的连续增强材料 - 玻璃纤维，kevlar或碳纤维 - 在熔化时同时印刷并镶嵌进入葡萄项。

自定义标准

Sure Grip在许多应用中都使用了标准的缟玛瑙材料，例如其旗舰产品RF mini，一个遥控旋转旋钮，为不使用双手的司机控制次要车辆功能。

Howell注意到Onyx的哑光饰面并没有尽可能多地反映光线，这使得最终产品的视觉质量更好。确保手柄还在几个部分上试验玻璃纤维材料。

“我们可以拿东西，我们现在在做什么，并获得更高的质量。这证明一些增加容量方面的投资，增加质量到什么我们已经做的“。

Papish表示:“在我们的行业中，我们通常会考虑部件强度、耐久性、韧性等因素，但在这种情况下，感觉也很重要。

“因为这是人类触摸和用途的一部分，需要对该人定制。传统的注塑方法良好地以低成本制造大量的非常标准化的零件。

“在这种情况下，使用该制造技术实际上它实际上是非常昂贵的，因为您可以制作大量定制部分。模具需要改变，或者您需要提出一些模具基座单元的机制，然后提出附着这些定制件的方法。

“当你3D打印它时，你可以定制打印每一个，这样每一个都可以为用户定制。这给了你更大的灵活性。”

增加结果

除了生产零件的三维打印的紧握的最大好处之一是快速原型，Howell说。

该公司能够迭代和测试Markforged打印机快速设计。“我们创造和推出产品的过程变得这么多动态的，因为我们其实可以有几天之内卖的东西，”他说。

快速测试导致了更好的制造结果。“If it doesn’t work or we want to change the position of the clamp, or we want to orient it in a different way, you hit print and show up the next morning and it’s ready – versus having to go back, change it all in CAD, reprogram it CAM, get another piece of steel, face it off and then mill it, which can be a multi-day process,” Howell says.

“现在，当我们都在床上时，夹具正在建造。”

当然，Grip也在使用X7打印他们自己的工具的原型，如数控铣床和模具弯曲8至10个规格的板。这样，他们就不需要使用电火花线切割来制作钢的原型，这有助于节省成本。

提高分辨率

如果有不会被看到或紧握的最终客户处理内部零件的X7的涡轮打印功能，它允许以更快的速度进行生产的零件，但在一个较低的分辨率，是可用的。

Sure Grip 7年历史的打印机的最佳质量设置为300微米，而新打印机的最低质量设置为250微米。

在3D打印中，层高的微米数越低，成品的分辨率就越高。当然Grip现在打印它的零件在125微米，以提供一个可接受的视觉质量为其产品。

随着Markforged的仪表盘，运营商可以不断地监测X7的利用率，并获得通知时，率足够高，他们应该考虑购买额外的单元，以提高吞吐量。

集成的机器人

由于紧握的实际领导者 - 豪威尔的父亲，谁开始的公司，回踩最近把重点放在他的健康 - 霍威尔说，他正在寻找未来。

目前，除了3D打印机之外，该公司还拥有一些传统的自动化，包括两个数控磨机，Takisawa 4000YS CNC车床，水射流桌，电线和沉氮。

但是Howell已经确定了几十个过程，可以部分或完全自动化，包括打磨，整理，去毛刺，机器趋势，焊接和装配，他期望的是合作机器人（Cobots）。

他也非常敏锐地热衷于尽可能肯定的抓地力的生产，都是为了应对冠状病毒危机和某种制造于加拿大的骄傲。该公司已经在本地源于其大部分电路板，以及其塑料。

“我不希望我们是一个国家或一个社会，只是外包的一切。我认为，我们需要做的事情。这真的很重要。“

豪威尔预计，安装cobots将帮助该公司停止依托中国更便宜的劳动力，并保存在由COVID-19 lockdowns沉淀一些费用。三月前，紧握就业39人。现在，他们在33 - 但在3月31日的最低点，他们分别下降到12。

当他们倾斜恢复全面生产时，豪威尔说，他计划不雇用几个人，而不是雇用机器人。

“[我们]三计划基本上整合机器人在我们正在做的一切,然后使用节省时间和精力,和空间利用率的增加,因为我们要能够一夜之间无人值守运行它们——reshore尽可能多的生产,”豪厄尔说。

“我不希望我们是一个国家或一个社会，只是外包的一切。我认为，我们需要做的事情。这真的很重要。“

完成工作

霍威尔说，权力反复设计产品上飞就是加强在利基市场紧握的商业模式。客户发送的一次性产品，该小组将实现请求适用于更广泛的受众。

他表示:“现在，随着订单的到来，我们能够3D打印它们，并在前进的过程中逐步改进它们，但我们仍能获得收入。”

该模式降低了市场研究，试验单元，反馈和所有其他传统步骤的需求。

“这是非常整洁的方式。我们已经能够帮助很多人。人们在那里驾驶舒适，他们是因为我们有一个3D打印机驾驶安全。

“如果我们没有这种技术，用传统的制造方法，我们就无法完成这项工作。”

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本文最初发表于2020年10月号制造自动化．阅读数字版．它于10月15日，2020年10月15日发布，并于10月20日更新。