¿Qué está tomando forma con la fabricación aditiva y la robótica?

La fabricación aditiva (FA), cada vez más utilizada por los sectores industriales y cambiando radicalmente la forma en que se fabrican muchos productos, sigue siendo una fuerza impulsora para la producción y creación de prototipos de fabricación avanzada. Se espera que este proceso de utilizar datos de diseño digital para crear con éxito objetos tridimensionales sólidos fusionando capas de material [impresión 3D (3DP)] crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 20,8% para 2030. de flexibilidad en el proceso de producción, lo que continúa impactando el panorama industrial.

Ya se trate de herramientas para compuestos, prototipos de aviones o piezas de automóviles, los diseños de productos que alguna vez se consideraron demasiado complejos ahora se están convirtiendo en una realidad, gracias a una tecnología 3DP más precisa y confiable. Los avances en el control de movimiento, la conversión de energía y la robótica están ayudando a ampliar el alcance de la AM, permitiendo la creación rápida de objetos sofisticados y duraderos a través de métodos como la fusión selectiva por láser (SLM), el modelado por deposición fundida (FDM) y la inyección de aglutinante.

Las impresoras 3D de escritorio básicas y aquellas con motores paso a paso para escaleras están dando paso a impresoras 3D servocontroladas con retroalimentación de alta resolución, lo que permite controlar la posición, la velocidad y el torque a alta velocidad. Para complementar este proceso también se están incorporando robots de seis ejes con pocas limitaciones en los posibles ángulos de impresión y sistemas de pórtico robustos para la impresión de grandes estructuras, lo que hace que los fabricantes vuelvan a analizar las posibilidades que este proceso y esta tecnología pueden ofrecer.

AM es ideal para reparar piezas antiguas, personalizar piezas de producción o crear prototipos/modelar piezas nuevas para fabricantes que necesitan piezas o accesorios únicos. Las empresas pueden utilizar 3DP como parte de su proceso de diseño de ingeniería, herramientas y fabricación interna de geometrías únicas.

Producción flexible: la fabricación a pequeña escala prospera adaptando y aprovechando la libertad de diseño. La capacidad del 3DP para incorporar más de cien materiales diversos y producir casi cualquier forma lo convierte en una herramienta imprescindible para las tiendas fabulosas. Los diseñadores pueden reducir las piezas individuales utilizadas en un conjunto, eliminando posibles puntos de falla para una mayor durabilidad.

Reducción de costos: el proceso aditivo requiere menos mano de obra y reduce la materia prima utilizada, lo que ahorra valiosos recursos y dinero. Por ejemplo, imprimir solo la parte principal de la pieza elimina el desperdicio al mecanizar un pequeño porcentaje de materia prima en lugar de mecanizar la mayor parte del material innecesario de un tocho de metal. Los sistemas típicos de brazo robótico AM con arco de alambre (WAAM) también pueden ser menos costosos que las impresoras AM a base de polvo. El Centro de Fabricación Avanzada (CAM) de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la Universidad del Sur de California (USC) ha estado utilizando WAAM para esta misma investigación, al tiempo que reduce el tiempo y el costo de diversas piezas y herramientas.

Eficiencia de producción: con cadenas de suministro lentas, 3DP ofrece una alternativa asequible y oportuna a esperar semanas para que lleguen a la planta de producción piezas muy necesarias, especialmente para piezas personalizadas de cantidad 1. La fabricación aditiva requiere mucho menos tiempo de inactividad, lo que ayuda a los fabricantes a producir piezas o herramientas bajo demanda, manteniendo el rendimiento para la entrega a tiempo y los plazos del proyecto.

Consideraciones sobre materiales: la variedad de materiales compatibles disponibles para 3DP también ayuda a optimizar este proceso. Desde plástico hasta yeso, existen opciones viables para cumplir con requisitos de aplicación únicos.

Popular entre el uso de robots, WAAM utiliza alambre de relleno metálico en un proceso de soldadura por arco metálico con gas (GMAW) para producir estructuras de acero conformado. Compitiendo con los procesos láser tradicionales, los nuevos métodos ofrecen una mayor resolución al sustituir el uso de polvo metálico por alambre, lo que facilita un producto final más suave con menos líneas. Los cabezales de impresión de precisión de alta deposición mejorados requieren poco acabado y pulido y también permiten piezas de gama alta.

Soluciones de innovación: para ayudar en el proceso aditivo, las plataformas de programación fuera de línea con software 3DP actúan como vínculo entre el modelo digital y el modelo real creado. Conocidas como software de corte 3DP, estas plataformas ayudan a transformar el modelo digital en instrucciones de impresión, llamadas código G.

Empresas como ADDiTEC llevan la fabricación aditiva un paso más allá y ofrecen una interfaz hombre-máquina (HMI) intuitiva con un robot de impresión de alto rendimiento. La solución integral puede procesar dos materiales de alambre en una sola pieza con la capacidad de imprimir polvo y materiales de alambre simultáneamente, lo que hace que el proceso sea ideal para la creación de componentes altamente complejos a partir de materiales exigentes.

A medida que evolucionan los métodos de fabricación y la tecnología avanzada, se espera que se utilicen más robots para 3DP, ya que la mayoría de las impresoras 3D comerciales (plástico, metal y otras) son muy caras y están relegadas a un trabajo específico con un tamaño de área de impresión específico. Los robots añaden flexibilidad para las opciones de tamaño de piezas y permiten actualizar los cabezales de impresión según sea necesario. Incluso se puede agregar un séptimo eje para una pieza extremadamente grande, lo que resulta especialmente útil para crear una amplia gama de piezas, como instalaciones de servicio remoto y creación de prototipos.

El uso de AM cuando se utiliza con robots es una opción conveniente y rentable para diversas aplicaciones. Ya sea que una universidad esté imprimiendo moldes para capas de fibra de carbono o que un gran fabricante de equipos necesite crear una pieza en apuros para completar un pedido, la flexibilidad que brinda 3DP hace que la fabricación de piezas sea más accesible para la producción de fluidos.

Robótica Yaskawa Motoman

ADDiTEC

Sobre el autor: Josh Leath es gerente senior de productos de Yaskawa America Inc.

Una amplia solución multicámara libera completamente el potencial del kit RB5 de Qualcomm, permitiendo la conexión de hasta 6 cámaras: MIPI o GMSL2 o una combinación de ambas, simultáneamente. La solución de cámara de e-con Systems, junto con la alta potencia informática de Qualcomm de 15 tera de operaciones por segundo (TOPS), el bajo consumo de energía y la disipación térmica, se adapta a aplicaciones como drones y robots de reparto.

sistemas e-con

Qualcomm

Xaba y Lockheed Martin evaluaron la automatización de operaciones de fabricación cruciales utilizando los robots industriales de la compañía aeroespacial global integrados con el modelo de red neuronal artificial profunda basado en física patentado de Xaba, xCognition.

Xaba y Lockheed Martin identificaron un caso de uso centrado en una típica célula de trabajo robótica utilizada en cualquier fábrica aeroespacial para probar cómo el cerebro sintético xCognition de Xaba podría dotar a un robot comercial de mayor inteligencia y comprensión de su cuerpo y de la tarea que está a punto de ejecutar, garantizando al mismo tiempo la seguridad necesaria. Se logran calidad y tolerancias.

Según los datos recopilados por los equipos de Lockheed Martin y Xaba, xCognition mejoró la precisión y la coherencia del robot comercial en un factor de 10 veces. Esta prueba muestra cómo la robótica industrial potenciada con xCognition puede realizar operaciones de fabricación cruciales que hasta ahora han sido realizadas exclusivamente por máquinas CNC más caras y menos flexibles.

Xaba

Lockheed Martin

Karman Space & Defense está ampliando la capacidad de producción de componentes compuestos de carbono-carbono (CC) para respaldar los crecientes volúmenes de producción de resina MG y materiales de temperaturas ultraaltas utilizados en aplicaciones espaciales y de defensa. La expansión incluye nuevas instalaciones y equipos para componentes más grandes, mayores tasas de productos y pruebas de materiales a alta temperatura.

La tecnología MG Resin de Karman aborda la necesidad de materiales de temperatura ultraalta con mayores rendimientos de carbonización, procesabilidad mejorada y tiempos de ciclo reducidos. Las propiedades mecánicas combinadas de estas resinas únicas permiten la producción de componentes y estructuras de carbono-carbono de alta resistencia para sistemas de propulsión, misiles, sistemas hipersónicos y naves espaciales a costos más bajos y plazos de entrega reducidos.

Karman Espacio y Defensa

El software de control de robots impulsado por inteligencia artificial MIRAI ayuda a automatizar tareas complejas que son demasiado difíciles o costosas para automatizar con la programación tradicional. MIRAI, que anteriormente era compatible exclusivamente con los robots Universal Robots y FANUC, estará disponible para los robots KUKA a principios del cuarto trimestre, seguido de otros robots colaborativos (cobots) y robots industriales según se solicite.

Utilizando IA, MIRAI genera movimientos de robots directamente y en tiempo real. Las habilidades de los robots (o tareas específicas) se entrenan, no se programan, en unos pocos días mediante demostraciones humanas, sin que los usuarios necesiten conocimientos de programación o inteligencia artificial. Al robot se le muestra repetidamente una tarea y el entorno con la ayuda de una cámara normalmente montada en la muñeca del robot. Los movimientos registrados se transforman en una habilidad capaz de manejar variaciones y condiciones ambientales dinámicas.

Para volverse independiente de los proveedores, Micropsi Industries se asoció con la empresa de software de integración voraus robotik. MIRAI permitirá que todos los robots de 6 ejes y otras cinemáticas, incluidos cobots y robots industriales, manejen variaciones y condiciones ambientales dinámicas como cambios de luz, aceite y óxido.

Los usuarios de robots también se benefician de una interfaz de programación sin código fácil de usar y de un entorno de desarrollo integrado para extensiones individuales. Los clientes que soliciten soluciones controladas por MIRAI para robots específicos que prefieran pueden esperar recibir los sistemas en unas pocas semanas.

Industrias Micropsi

robótica avanzada

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