แขนหุ่นยนต์กับระบบโครงสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ (2023)

มีการแบ่งอย่างง่ายในภาคเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ตลาดที่จัดตั้งขึ้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องจักรที่ดำเนินการภายในระบบการเคลื่อนไหวที่สร้างขึ้นในเฟรมหรือโครงสำหรับตั้งสิ่งของ ซึ่งมีการสร้างรางเลื่อนและไดรฟ์ เหล่านี้เป็นเครื่องโครงสำหรับตั้งสิ่งของ ในทางกลับกัน เทคโนโลยีที่ “กำลังมา” จะรวมถึงเครื่องจักรขนาดใหญ่ขึ้นโดยใช้แขนหุ่นยนต์แบบตั้งอิสระ ซึ่งจะเพิ่มขนาดการสร้างที่มีศักยภาพในขณะที่ยังคงรักษารอยขนาดเล็กไว้ในเครื่องจักร

ประโยชน์ของการพิมพ์ 3 มิติด้วยแขนหุ่นยนต์จะปรากฏเฉพาะในงานสร้างขนาดใหญ่เท่านั้น ซึ่งปริมาณงานสร้างถูกกำหนดโดยระยะเอื้อมของแขน แทนที่จะจำกัดอยู่ภายในขอบเขตที่เข้มงวดของโครงสำหรับตั้งสิ่งของ บทความนี้จะสำรวจเพิ่มเติมถึงความแตกต่างระหว่างแขนหุ่นยนต์กับระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ

แขนหุ่นยนต์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติคืออะไร?

แขนหุ่นยนต์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติเป็นแขนกลที่มีความแตกต่างอย่างมากจากวิธีการตั้งฉาก X-Y-Z ทั่วไป การใช้แขนดังกล่าวจะเป็นประโยชน์เนื่องจากอุปกรณ์สามารถเคลื่อนที่ในทิศทางและทิศทางที่กว้างกว่าได้ ดังนั้นแนวทางนี้จึงอำนวยความสะดวกในการพิมพ์วัตถุ 3 มิติโดยใช้องศาอิสระที่มากขึ้น สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูของเราแขนหุ่นยนต์เครื่องพิมพ์ 3 มิติแนะนำ.

รูปที่ 1 เป็นตัวอย่างของเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบแขนหุ่นยนต์:

การพิมพ์ 3 มิติด้วยแขนหุ่นยนต์ไม่เป็นที่นิยมใช้ในการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็ก มีความยุ่งยากเล็กน้อยที่ทำให้เครื่องจักรมุมฉากใช้งานได้จริงมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่ามาก

โดยทั่วไป สำหรับการพิมพ์ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ในภาคยานยนต์และอวกาศ แขนหุ่นยนต์จะติดตั้งหัวพิมพ์เครื่องอัดรีดการพิมพ์ 3 มิติ (FDM/FFF) หรือพร้อมหัวเชื่อมเลเซอร์/TIG ทั้งสองสิ่งนี้สามารถฝากวัสดุเพื่อสร้างวัตถุขั้นสุดท้าย แขนได้รับการตั้งโปรแกรมให้เคลื่อนเครื่องอัดรีดในรูปแบบที่แม่นยำ โดยวางวัสดุไว้จนกว่าวัตถุจะเสร็จสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม การติดตั้งแขนเช่นนี้สามารถทำงานบนกระบวนการที่ไม่ใช่สเตอริโอลิโทกราฟี ซึ่งเปลี่ยนการแบ่งชั้นเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้น นี่เป็นเพราะองศาอิสระที่เพิ่มขึ้นช่วยให้แขนเข้าใกล้กระบวนการพิมพ์ด้วยวิธีที่ซับซ้อนมากขึ้น

การพิมพ์ 3 มิติด้วยแขนหุ่นยนต์สามารถใช้พิมพ์วัตถุและชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนซึ่งสร้างได้ยากหรือเป็นไปไม่ได้โดยใช้เครื่องตั้งฉาก

โครงการใดที่สามารถพิมพ์แขนหุ่นยนต์ได้

การพิมพ์ 3 มิติด้วยแขนหุ่นยนต์เพิ่มระดับความยืดหยุ่นที่เครื่องจักรมุมฉากไม่สามารถทำได้ ตัวอย่างของสิ่งที่พิมพ์ได้อยู่ด้านล่าง:

1. วัตถุขนาดใหญ่ที่ใหญ่เกินไปสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไป ตัวอย่าง ได้แก่ ชิ้นส่วนยานยนต์ขนาดใหญ่ เฟอร์นิเจอร์ขนาดเต็ม ส่วนประกอบทางสถาปัตยกรรม และอาคารทั้งหลัง
2. ด้วยการแลกเปลี่ยนเครื่องอัดรีด เครื่องพิมพ์แขนหุ่นยนต์สามารถใช้วัสดุหลายชนิด สีต่างๆ หรือสารเติมแต่ง
3. เครื่องพิมพ์แขนหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยำสูง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความแข็งและคุณภาพของอุปกรณ์ สิ่งนี้รักษาความแม่นยำสูงในขณะที่ดำเนินการออกแบบขนาดใหญ่หรือซับซ้อน
4. การพิมพ์ในรูปทรงและทิศทางที่ผิดปกติทำได้ง่ายกว่าเนื่องจากองศาการเคลื่อนไหวที่มากขึ้น สิ่งนี้สามารถเปิดใช้งานการพิมพ์โดยตรงบนพื้นผิวโค้งหรือการพิมพ์ที่ด้านล่างของงานสร้าง
5. การพิมพ์ 3 มิติที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนเป็นไปได้ เนื่องจากแขนสามารถหักผ่านของวัสดุและไปต่อจากอีกด้านหนึ่งของสิ่งกีดขวางได้ ซึ่งช่วยให้สามารถพิมพ์วัตถุกลวงหรือวัตถุที่เชื่อมต่อกันซึ่งมักจะไม่สามารถทำได้ด้วยเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติแบบมุมฉาก

ความสามารถของการพิมพ์ 3 มิติโดยหุ่นยนต์ถูกจำกัดด้วยขนาดและความแข็งของแขน ความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำของการเคลื่อนไหว และน้อยลงด้วยความซับซ้อนของวัตถุที่กำลังพิมพ์

ข้อดีของแขนหุ่นยนต์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติคืออะไร?

ข้อได้เปรียบต่างๆ ของการพิมพ์ 3 มิติของแขนหุ่นยนต์บนเครื่องจักรโครงสำหรับตั้งสิ่งของ/เครื่องตั้งฉากถือว่ามีความสำคัญ ได้แก่:

1. พื้นที่พิมพ์/ปริมาณ:วิธีนี้ช่วยให้สามารถพิมพ์ขนาดใหญ่มากด้วยเครื่องขนาดเล็ก โดยจำกัดด้วยปริมาณที่เอื้อมถึงเท่านั้น
2. ขนาด:อุปกรณ์ขนาดเล็กสามารถพิมพ์งานขนาดใหญ่ได้
3. ราคา/ขนาด:แม้ว่าแขนหุ่นยนต์จะไม่ราคาถูก แต่ก็สามารถแข่งขันกับเครื่องพิมพ์มุมฉากขนาดใหญ่มากที่มีความสามารถน้อยกว่าได้
4. รูปทรงเรขาคณิตของส่วน:แขนหุ่นยนต์มีข้อจำกัดในการสร้างรูปทรงเรขาคณิตน้อยกว่ามาก เนื่องจากการเข้าถึงแบบหลายแกนไปยังโครงสร้าง
5. การควบคุมแบบแอนไอโซโทรปิก:สามารถเลือก "เกรน" ของงานสร้างได้ตามภูมิภาค เนื่องจากไม่จำเป็นต้องวางชั้นแกนเดียวที่เข้มงวด วิธีนี้ช่วยให้สามารถปรับความแข็งแรงของชิ้นส่วนได้หลากหลาย เพื่อความทนทานโดยรวมของงานพิมพ์ที่ดีขึ้น

ข้อเสียของแขนหุ่นยนต์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติคืออะไร

ในขณะที่การพิมพ์ 3 มิติด้วยแขนหุ่นยนต์มีข้อได้เปรียบเหนือวิธีการพิมพ์แบบมุมฉาก แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน ได้แก่:

1. การตั้งค่าการพิมพ์หุ่นยนต์ 3 มิติมีราคาแพง ซึ่งเป็นต้นทุนที่ห้ามปรามสำหรับธุรกิจขนาดเล็กหรือบุคคลทั่วไป
2. การพิมพ์ Robot 3D ต้องใช้ความเชี่ยวชาญทางเทคนิคในระดับที่สูงกว่าเครื่องพิมพ์แบบมุมฉาก/โครงสำหรับตั้งสิ่งของ ในแง่ของการสร้าง/ดำเนินงานพิมพ์และการตั้งค่าฮาร์ดแวร์เริ่มต้น
3. หุ่นยนต์ไม่ได้รับการปกป้องจากภายในและสามารถทำร้ายผู้ยืนดูได้ง่าย ต้องใช้แผงกั้นและเซ็นเซอร์ตรวจจับการบุกรุก
4. เช่นเดียวกับเครื่องจักรอื่นๆ แขนหุ่นยนต์ต้องการการบำรุงรักษาเป็นประจำและการซ่อมแซมเป็นครั้งคราว ซึ่งน่าจะมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานานกว่าเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบมุมฉาก/โครงสำหรับตั้งสิ่งของ

แขนหุ่นยนต์มี 6 แกนหรือไม่?

ใช่ เครื่องพิมพ์ 3 มิติของหุ่นยนต์มักจะมีหกแกน แต่แขนหุ่นยนต์จำนวนมากมีองศาอิสระน้อยกว่า แขนหุ่นยนต์ 6 แกนมีแกนในการเคลื่อนที่ 6 แกน ได้แก่ แกนหมุน 3 แกน (ม้วน เอียง และหันเห) และแกนแปล 3 แกน (ขึ้น-ลง ซ้าย-ขวา และเดินหน้า-ถอยหลัง) การเคลื่อนที่แบบ 6 แกนเป็นบรรทัดฐานในแขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ใช้สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ เครื่องพิมพ์ 3D หุ่นยนต์บางรุ่นอาจมีมากกว่าหกแกน (หรือน้อยกว่า) ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ต้องการ

ระบบ Gantry สำหรับการพิมพ์ 3 มิติคืออะไร?

ระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของสำหรับการพิมพ์ 3 มิติคือโครงสร้างที่ประกอบด้วยคานและรางเลื่อนที่รองรับหัวพิมพ์/เครื่องอัดรีด และนำทางการเคลื่อนที่ของหัวพิมพ์ในขณะเปลี่ยนผ่านและพิมพ์ ฟังก์ชันที่สำคัญคือความแข็งแกร่งและความแม่นยำ การวางตำแหน่งการพิมพ์อย่างแม่นยำภายในโครงสร้าง ระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของช่วยให้สามารถสร้างความสูง (และปริมาตร) ได้มากกว่าเครื่องพิมพ์เดลต้าหรือคาร์ทีเซียน ระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของโดยทั่วไปใช้ได้กับเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติส่วนใหญ่ กลไกแกน Z ที่อนุญาตให้มีความลึกในการพิมพ์นั้นเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่จากโครงสำหรับตั้งสิ่งของซึ่งถือกลไกแกน Z หรือจากการเคลื่อนที่ของโต๊ะพิมพ์บนกลไกที่แยกจากกัน

ระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของเป็นที่แพร่หลายทั้งในเครื่องจักรอุตสาหกรรม/มืออาชีพและที่บ้าน/งานอดิเรก เนื่องจากความแข็งที่แท้จริงและศักยภาพในการประกอบจำนวนมาก รูปที่ 2 เป็นตัวอย่างของระบบโครงสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ:

โครงการ Gantry Systems สามารถพิมพ์อะไรได้บ้าง?

เครื่องพิมพ์ที่ใช้โครงสำหรับตั้งสิ่งของสามารถสร้างโมเดล 3 มิติส่วนใหญ่ที่จะพอดีกับปริมาณงานสร้าง รวมถึง:

1. รูปทรงเรขาคณิตบางอย่าง เช่น โครงสร้างกลวงทั้งหมด สามารถสร้างได้ด้วยอุปกรณ์ที่มีตัวเลือกวัสดุรองรับแบบถอดได้เท่านั้น
2. การประกอบสร้างทำได้เพียงทิศทางเดียว เนื่องจากไม่มีความสามารถในการหมุน/เอียง/เอียงของการเคลื่อนที่ 6 แกน ดังนั้นการทับถมของวัสดุจึงลดลงเท่านั้น
3. เครื่องพิมพ์ 3D แบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของสามารถจัดการกับงานสร้างส่วนใหญ่ได้ หากประกอบชิ้นส่วนหลังการพิมพ์บางส่วนได้

ข้อดีของ Gantry Systems สำหรับการพิมพ์ 3 มิติคืออะไร?

ระบบที่ใช้โครงสำหรับตั้งสิ่งของมีข้อดีหลายประการ ได้แก่ :

1. ปริมาณงานสร้างถูกจำกัดด้วยขนาดโครงสำหรับตั้งสิ่งของ ซึ่งในทางกลับกันก็จำกัดด้วยความแข็งเท่านั้น กลไกการขับเคลื่อนแบบเดียวกันสามารถบรรทุกหัวพิมพ์เดียวกันบนแขนโครงสำหรับตั้งสิ่งของที่ยาวกว่าหรือสั้นกว่าโดยมีการดัดแปลงที่จำกัด
2. การเพิ่มขนาดส่งผลให้ต้นทุนลดลงตามสัดส่วน เนื่องจากสามารถขยายโครงสร้างได้โดยยากเพียงเล็กน้อยสำหรับเครื่องจักร SKU ที่ใหญ่ขึ้น
3. การติดตั้งและบำรุงรักษาเครื่องจักรโครงสำหรับตั้งสิ่งของนั้นค่อนข้างง่าย เนื่องจากการทำงานของเครื่องจักรนั้นสามารถเข้าถึงได้อย่างดี
4. เครื่องจักรที่ใช้โครงสำหรับตั้งสิ่งของมีต้นทุนต่อปริมาณการสร้างที่ต่ำกว่าตัวเลือกอื่นๆ

อะไรคือข้อเสียของระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ?

เครื่องพิมพ์ 3D แบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของมีข้อจำกัดและจุดอ่อนที่ต้องพิจารณา ได้แก่:

1. ความแข็งของเครื่องจักรอาจถูกจำกัด ซึ่งทำให้ความแม่นยำลดลง เว้นแต่ว่าเครื่องจักรจะมีขนาดใหญ่และหนักกว่า—เช่น มีกรอบสี่เหลี่ยมเต็ม
2. ขนาดเครื่องใหญ่เมื่อเทียบกับปริมาณการสร้าง
3. ระบบสไลด์/ไดรฟ์เชิงเส้นยาวนั้นไวต่อการสึกหรอและการยืด ทำให้ต้องบำรุงรักษาเพิ่มขึ้น
4. การวางแนวการสร้างแบบทิศทางเดียวมีตัวเลือกที่จำกัดในการเพิ่มประสิทธิภาพความแข็งแกร่ง

ระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของมีเพียง 3 แกนหรือไม่

ใช่ แทบไม่มีเครื่องพิมพ์ 3D แบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของใดให้อิสระเพิ่มเติม ไม่รวมอุปกรณ์ทำที่บ้าน/งานอดิเรก มีการพัฒนาในเรื่องนี้ในเครื่องพิมพ์โครงสำหรับตั้งสิ่งของขนาดใหญ่มากสำหรับการสร้างบ้าน

อะไรคือข้อได้เปรียบหลักของแขนหุ่นยนต์เหนือระบบโครงสำหรับพิมพ์ 3 มิติ?

ข้อได้เปรียบหลักของแขนหุ่นยนต์เหนือระบบขาสำหรับการพิมพ์ 3 มิติคือระยะยื่นที่ยาว/ปริมาณการสร้างที่มากในงานพิมพ์ขนาดใหญ่ โดยทั่วไปแล้ว การย้ายเครื่องพิมพ์โครงสำหรับตั้งสิ่งของแบบตั้งฉากขนาดใหญ่ไปยังไซต์อาคารจะต้องถอดประกอบเพื่อการขนส่ง ทำให้การตั้งค่าไซต์มีความท้าทายอย่างมาก แขนหุ่นยนต์สามารถหดกลับเป็นขนาดปานกลางและวางในตำแหน่งที่ต้องการสร้างได้อย่างง่ายดาย

อะไรคือข้อได้เปรียบหลักของระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของเหนือแขนหุ่นยนต์สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของมีต้นทุนในการซื้อ ดำเนินการ และบำรุงรักษาน้อยกว่าเครื่องจักรที่ใช้แขนหุ่นยนต์

เครื่องพิมพ์ 3 มิติประเภทใดที่ใช้สำหรับการก่อสร้าง

เครื่องพิมพ์ 3 มิติทั้งโครงสำหรับตั้งสิ่งของและแขนหุ่นยนต์ใช้สำหรับการก่อสร้างอาคาร โดยขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาด เครื่องพิมพ์แบบแขนกลแบบแขนกลจะผลิตแบบติดตั้งในที่มากกว่า ในขณะที่การผลิตชิ้นส่วนแบบติดตั้งถาวรนั้นใช้งานได้จริงมากกว่าโดยใช้เครื่องจักรแบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของ

เครื่องพิมพ์ 3D ประเภทใดที่ใช้สำหรับการพิมพ์โลหะ

การใช้เครื่องพิมพ์โครงสำหรับตั้งสิ่งของแบบตั้งฉากเกือบจะเป็นสากลในการผลิตชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็กโดยการพิมพ์ 3 มิติในวิธี DMLS, SLS และผงโลหะ ข้อดีของการพิมพ์โดยใช้แขนหุ่นยนต์ในเครื่องจักรขนาดใหญ่ทำให้สิ่งนี้เป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้จริง แต่ไม่ใช่ตัวเลือกทั่วไปที่ตลาด (และผู้ผลิตเครื่องจักรด้วย) แสดงความสนใจเพิ่มขึ้น สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูคำแนะนำของเราในหัวข้อเครื่องพิมพ์โลหะ 3D ที่ดีที่สุด.

เครื่องพิมพ์ 3D เหล่านี้ต้องการการบำรุงรักษาหรือไม่?

ใช่ เครื่องพิมพ์ 3 มิติทั้งหมดต้องการการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้มีความแม่นยำที่เชื่อถือได้ ในบางแง่มุม เครื่องพิมพ์แขนหุ่นยนต์ 3 มิติต้องการการบำรุงรักษาปกติน้อยกว่า แต่การบำรุงรักษานั้นซับซ้อนกว่ามากและมีค่าใช้จ่ายสูงในการดำเนินการ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติเหล่านี้มีพื้นที่พิมพ์จำกัดหรือไม่?

ใช่ เครื่องพิมพ์ 3 มิติทั้งหมดมีข้อจำกัดในพื้นที่ที่สามารถสร้างได้ ไม่ใช่อุปกรณ์เคลื่อนที่แบบอิสระที่สามารถใช้ความสามารถของตนในพื้นที่ทำงานที่กว้างขึ้นได้

เครื่องพิมพ์ 3D เหล่านี้สามารถใช้งานได้นานไหม

ใช่ เครื่องพิมพ์ 3D สามารถใช้งานได้นานหากการบำรุงรักษาทั่วถึงและสม่ำเสมอ และชิ้นส่วนที่จำเป็นยังคงมีอยู่ เครื่องจักรเหล่านี้จะยังคงทำงานต่อไปตราบเท่าที่ยังคุ้มค่า ความล้าสมัยเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในภาคส่วนนี้ เนื่องจากเครื่องจักรมีประสิทธิภาพเหนือกว่าหรือต้นทุนการพิมพ์ลดลงจากการพัฒนาใหม่ๆ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ว่าศักยภาพในเชิงพาณิชย์ของเครื่องจักรจะเป็นปัจจัยสำคัญในการดำเนินการต่อไป

สรุป

บทความนี้นำเสนอระบบแขนหุ่นยนต์กับโครงสำหรับตั้งสิ่งของในการพิมพ์ 3 มิติ อธิบายว่าแต่ละอย่างคืออะไร และอภิปรายเกี่ยวกับการใช้งานต่างๆ หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแขนหุ่นยนต์และระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของติดต่อตัวแทน Xometry.

Xometry ให้ความสามารถในการผลิตที่หลากหลาย รวมถึงการพิมพ์ 3 มิติและบริการเสริมอื่น ๆ สำหรับความต้องการในการสร้างต้นแบบและการผลิตทั้งหมดของคุณ เยี่ยมชมเว็บไซต์ของเราเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมหรือขอใบเสนอราคาฟรีไม่มีข้อผูกมัด.

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ

เนื้อหาที่ปรากฏบนหน้าเว็บนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเท่านั้น Xometry ไม่เป็นตัวแทนหรือการรับประกันใด ๆ ไม่ว่าจะโดยชัดแจ้งหรือโดยปริยายเกี่ยวกับความถูกต้อง ความสมบูรณ์ หรือความถูกต้องของข้อมูล พารามิเตอร์ประสิทธิภาพใดๆ ความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิต คุณลักษณะการออกแบบเฉพาะ คุณภาพและประเภทของวัสดุ หรือกระบวนการไม่ควรอนุมานเพื่อแสดงถึงสิ่งที่จะส่งมอบโดยซัพพลายเออร์หรือผู้ผลิตบุคคลที่สามผ่านเครือข่ายของ Xometry ผู้ซื้อที่ต้องการใบเสนอราคาชิ้นส่วนมีหน้าที่กำหนดข้อกำหนดเฉพาะสำหรับชิ้นส่วนเหล่านั้น โปรดดูของเราข้อกำหนดและเงื่อนไขสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม.