庫卡與HS Automation合作開發(fā)出一款用于金屬增材制造的激光工作單元。采用了KR IONTEC機(jī)器人的激光焊接工藝可使復(fù)雜金屬工件的生產(chǎn)變得經(jīng)濟(jì)高效且節(jié)約材料。
【金屬增材制造的優(yōu)勢：】
機(jī)器人、翻轉(zhuǎn)臺和激光打印頭的創(chuàng)新組合為 3D 金屬打印樹立了新標(biāo)準(zhǔn)。
· 高效使用物料：與銑削相比，金屬廢料大大減少。3D 打印無需支承結(jié)構(gòu)或金屬粉末即可工作。
· 經(jīng)濟(jì)高效且可持續(xù)性：與傳統(tǒng)制造相比，該工藝方法的生產(chǎn)率提高了四倍，成本節(jié)省了 90%。
· 更大的設(shè)計自由度：增材金屬制造尤其適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)或雙壁對象。
· 優(yōu)異的微觀結(jié)構(gòu)：3D 金屬打印機(jī)可打印壁厚為 2 mm 的對象。該設(shè)備還能生產(chǎn)金屬或合金制成的實心材料工件。
【為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬增材制造帶來創(chuàng)新技術(shù)】
金屬加工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻，然而，借助模塊化自動化單元中的新型 3D 金屬打印，HS Automation 與庫卡樹立了新標(biāo)桿。3D 金屬打印激光工作單元將 KR IONTEC 系列的機(jī)器人與翻轉(zhuǎn)臺結(jié)合在一起，該翻轉(zhuǎn)臺會根據(jù)工件規(guī)格與機(jī)器人同步移動。Meltio 打印頭末端的六個焊接激光器將送入的焊絲精確地熔化到基材或產(chǎn)生的工件上，成品工件不需要任何或僅需要極少的修整。經(jīng)過共同努力，系統(tǒng)開發(fā)人員通過優(yōu)化設(shè)計實現(xiàn)了更少的廢料和更低的制造成本。該技術(shù)可生產(chǎn)不銹鋼、鈦、鉻鎳鐵合金和結(jié)構(gòu)鋼等材料的工具、工件和自由形狀。據(jù)專家稱，銅金屬的 3D 打印也同樣指日可待。
這也使得仿生結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的 3D 打印（如在輕型結(jié)構(gòu)和原型結(jié)構(gòu)中使用的結(jié)構(gòu)）成為可能。創(chuàng)新型軟件解決方案的使用（例如 KUKA.CNC）使該技術(shù)對中小企業(yè)更具吸引力，因為他們可從快速的備件生產(chǎn)以及節(jié)能節(jié)材中獲益。由于采用 KUKA.CNC，可以直接運(yùn)行之前通過 CAD 軟件或 CAM 系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)程序，而無需將 CAD 文件轉(zhuǎn)換為 KUKA Robot Language (KRL)（庫卡機(jī)器人編程語言）。
【3D 金屬打印技術(shù)如何與庫卡機(jī)器人配合使用？】
在金屬增材制造領(lǐng)域中，創(chuàng)新每時每刻都在涌現(xiàn)。我們的目標(biāo)是從第一批次開始經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)，以減少物料消耗，同時縮短修整時間。自動化專家 HS Automation 通過 3D 激光焊接單元來滿足金屬加工業(yè)現(xiàn)代制造的這些要求。
3D 金屬打印技術(shù)是指用3D 打印機(jī)將材料一層一層地焊接到工件架上。與以往的激光燒結(jié)技術(shù)不同，在這個新工站中，工件架不需要下降，而是機(jī)器人與其上面安裝工件架的翻轉(zhuǎn)臺同步移動激光器。同樣由庫卡開發(fā)的 DKP-400 V2 可對工件進(jìn)行定位，以便打印頭能夠在正確的位置處焊接新材料。之后，預(yù)先設(shè)計的 3D打印對象便會逐層增長。傳統(tǒng) 3D 金屬打印中常見的支承結(jié)構(gòu)已經(jīng)淘汰，其他 3D 激光打印機(jī)或激光熔覆所需的粉末管理也是如此。另一個區(qū)別是所生產(chǎn)工件的尺寸：傳統(tǒng)應(yīng)用的尺寸有限，約為 50×50 cm。然而，HS Automation 的工藝還可以承擔(dān)大型工件的制造。
【3D 金屬打印的機(jī)遇和可能性】
“借助機(jī)器人解決方案，我們極大地拓展了制造的可能性。”HS Automation 總經(jīng)理 Rolf Steidinger 在談到 3D 金屬打印機(jī)的潛力時說道。這一工藝方法解決了備件等問題，因為客戶可以自己生產(chǎn)不再供應(yīng)的工件了。對于可以通過傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的工件，這種工藝因其成本降低和生產(chǎn)率提高四倍而脫穎而出。相比從整塊金屬進(jìn)行的修磨或車削，激光金屬熔覆焊減少了物料消耗量和修整時間。此外，物料的節(jié)約潛力高達(dá) 98%。這些優(yōu)勢尤其在工具制造、特種設(shè)備制造或原型機(jī)制造上得到了充分證明。流體優(yōu)化工件（例如風(fēng)力發(fā)電設(shè)備）的制造、測試和優(yōu)化速度得到大大加快。
【面向未來的 3D 金屬打印技術(shù)：電動汽車和醫(yī)療技術(shù)】
機(jī)器人引導(dǎo)的激光3D 金屬打印技術(shù)將眾所周知的金屬打印應(yīng)用推向更高水平。例如，機(jī)器人系統(tǒng)能夠生產(chǎn)出雙壁對象，如帶有內(nèi)部冷卻通道的工件。打印頭配備了六個 200 瓦激光器，不僅可以處理單一物料打印，還可以在一個打印工件上處理兩種不同的金屬材料。
“幾乎任何材料都可以加工：不銹鋼、鈦、工具鋼、鎳合金。我們的激光器合作伙伴 Meltio 目前正在致力于打印銅金屬。這意味著它在電動汽車項目中的應(yīng)用現(xiàn)已觸手可及。”Marc Steidinger 預(yù)測道。”文章來源于庫卡官網(wǎng)
該項目的應(yīng)用領(lǐng)域主要是備件生產(chǎn)、系列開發(fā)和醫(yī)療技術(shù)。在原型結(jié)構(gòu)中，打印參數(shù)可靈活地進(jìn)行調(diào)整，因此用戶可從中受益。未來，由于3D 金屬打印技術(shù)地采用，由鈦和其他醫(yī)療植入物制成的人工膝關(guān)節(jié)將根據(jù)患者的情況進(jìn)行個性化調(diào)整。
