Как полимерная 3D-печать, начиная с мягких и заканчивая твердыми материалами, может обеспечить массовое производство человекоподобных роботов?

3 июля в Шэньчжэне успешно завершился 2-й Форум по производственной цепочке человекоподобных роботов.

На встрече выступил с речью Ши Даокун, генеральный директор компании iSUN3D (торговая марка «iSUN3D»).От гибких до жестких, от проверки до применения: решения на основе полимерной 3D-печати способствуют устойчивому развитию робототехнической отрасли.Его вступительная речь.

I. Почему 3D-печать становится "незаменимым" вариантом?

Индустрия человекоподобных роботов продолжает бурно развиваться. Сочетание полимерных материалов и технологии 3D-печати не только повысило эффективность на всех этапах — от проектирования до производства, но и напрямую наделило роботов новыми возможностями.«Легкий, высокопроизводительный, интеллектуальный и удобный в использовании»Основные характеристики и т. д.

В частности, полимерная 3D-печать обладает следующими четырьмя основными преимуществами:

Подробные материалы: Оно удовлетворяет всем потребностям, от жестких костей до гибкой кожи.

Высокая степень структурной свободы: С его помощью легко можно создавать сложные биомиметические структуры.

Высокая скорость итераций: Изготовление пресс-формы не требуется; модификации и проверки можно проводить в любое время.

Снижение затрат: Значительно сократить затраты на метод проб и ошибок, а также на начальном этапе массового производства.

II. Исследование применения 3D-печати в человекоподобной робототехнике

В настоящее время основными технологиями 3D-печати полимерами являются, например, следующие:FDM, фотозатвердевание, SLSЭти технологии нашли широкое применение в исследованиях, разработках и производстве человекоподобных роботов.

1. Технология FDM – экономичная и эффективная.

Преимущества и особенности: низкий порог входа на рынок оборудования и материалов, значительное преимущество в общей стоимости, а также широкий и всеобъемлющий ассортимент материалов, включая традиционный PLA.Материал ABSВ робототехническом производстве могут использоваться гибкие материалы серий TPU и PEBA, PA, PA с углеродным волокном, огнестойкие, антистатические и другие конструкционные материалы, а также специальные материалы, такие как PEEK.

Основные области применения: внешние покрытия роботов, несущие конструктивные элементы, редукторы и искусственные мышцы.

2. Технология фотополимеризации – высокая точность и высокая производительность.

Преимущества и особенности: Отличная точность формования и превосходное качество поверхности; богатая система смоляных материалов с широкими возможностями для модификации и контроля.

Основные области применения: мягкие актуаторы, высокоточные концевые захваты, бионическая кожа и опорно-двигательные системы.

Эластичная смола + биомиметическая решетчатая конструкция

Благодаря сочетанию эластичной смолы и биомиметической решетчатой ​​конструкции, технология фотополимеризации позволяет печатать сложные компоненты, объединяющие мягкость и жесткость в едином комплексе. Например, при изготовлении биомиметических рук и ног можно не только напечатать встроенный высокоточный пористый каркас, но и добиться градиентной жесткости за счет внешней решетчатой ​​структуры, благодаря чему механизм обладает как высокой несущей способностью, так и мягким, похожим на человеческий, тактильным ощущением.

Область ладони: Для соответствия характеристикам прикосновения к коже, используется более тонкая сетка для повышения мягкости; а также, в соответствии с концепцией дизайна подушечки ладони, создана разделенная сетка для удовлетворения потребностей в таких ситуациях, как «поднятие, толкание, надавливание и сжатие».

Внутренняя часть плечевого сустава в основном подвергается давлению и требует частого складывания и сжатия. Поэтому для повышения гибкости плеча и увеличения растяжимости верхней части руки и предплечья можно выбрать Х-образную решетку меньшей прочности.

Область предплечья и предплечья: При поднятии кисти, подъеме предметов и опоре основная нагрузка приходится на верхнюю и нижнюю части предплечья, что требует высокой силы. Для обеспечения высокой эластичности и прочности на растяжение используется высокопрочная решетчатая конструкция.

3. Технология SLS – не имеет подложки, легкая и высокопрочная.

Преимущества и особенности: Он основан на использовании порошкового слоя для обеспечения самоподдержки и может быть отлит целиком для создания сложных пространственных конструкций; в нем используются порошки промышленного класса, такие как нейлон PA12 и PEBA, обладающие превосходными механическими свойствами и износостойкостью.

Основные области применения: прецизионные трансмиссионные конструкции, сложные компоненты шарниров и шаровые шарниры.

III. От гибкого к жесткому – полноматричное решение для 3D-печати с использованием материалов eSUN.

Для удовлетворения потребностей робототехнической отрасли в высокоэффективных и сложных материалах компания eSUN, используя свою мощную платформу исследований и разработок в области полимерных материалов, разработала...«Материалы + Оборудование + Технологический процесс + Проектирование + Производственные услуги»Комплексное решение.

1. Решение на основе УФ-отверждаемой смолы: отход от традиций, сочетание прочности и износостойкости.

Продукция компании eSUN, представляющая собой легко выращиваемые светоотверждаемые смолы, охватывает диапазон твердости от 55A до 85D и включает такие категории, как гибкие, моющиеся, универсальные жесткие, а также высокотвердые и высокопрочные.

Смола с высокой твердостью и прочностью: Преодолевая узкое место традиционных смол, неспособных обеспечить баланс между прочностью и ударной вязкостью, эта смола позволяет нарезать проводку, обладает ударопрочностью и широко используется в промышленном производстве.

Серия однокомпонентных эластичных смол FlexOne:Не требует смешивания, готов к использованию и не ограничен периодом активации. Среди них эластичная смола FlexOne 55A обладает чрезвычайно высоким удлинением при разрыве, высокой упругостью и превосходной устойчивостью к изгибу. В то же время она прошла испытания на сенсибилизацию и раздражение кожи, что делает ее очень подходящей для таких применений, как мышечные суставы в человекоподобных роботах.

2. Решения для 3D-печати методом FDM: от сверхгибких до специальных инженерных решений.

Компания eSUN предлагает полный ассортимент кабелей для FDM-печати, включая кабели общего назначения, усиленные, сверхпрочные, легкие, антистатические и огнестойкие типы.

Высокопрочные конструкционные проволоки, такие как армированные углеродным волокном PA/ABS/PLA и промышленный PEEK, обладают высокой прочностью, жесткостью, термостойкостью и ударопрочностью, что делает их идеальными для роботизированных манипуляторов, зубчатых передач, несущих рам и многого другого.

Гибкие проволоки (PEBA, TPU и др.): отвечают требованиям к мягким приводам роботов.

*Материалы eSUN, полученные методом FDM, успешно применяются при проектировании роботов для соревнований, луноходов и роботизированных собак как в стране, так и за рубежом.

3. Комплексное обслуживание: гибкое производственное решение iSUN3D

Сверхбольшое высокоскоростное фотополимеризационное оборудование: Мы предлагаем сверхбольшой DLP-принтер размером 576*324 мм с максимальной высотой печати 650 мм, который позволяет выполнить комплексную печать туловища робота всего за 10 часов!

Платформа для проектирования решеток:

1) Доступны и регулируются различные варианты решеток, что открывает более широкие возможности для проектирования;

2) Автоматическое заполнение, быстрый анализ структуры модели и генерация файлов сетки одним щелчком мыши;

3) Анализ структурных напряжений/распределения позволяет заполнять прерывистые линии/поверхности соединений и быстро устранять дефекты;

4) Импортируйте данные о внешнем виде и быстро заполните целевую сетку в различных зонах напряжения.

От мягких до твердых материалов, компания eSUN стремится продвигать промышленное применение технологии 3D-печати посредством исследований и инноваций в области материалов. Мы рассчитываем на углубленное сотрудничество с промышленными предприятиями, поставщиками оборудования и программного обеспечения, а также университетами и научно-исследовательскими институтами для совместного создания экосистемы для применения 3D-печати человекоподобных роботов и содействия быстрому и здоровому развитию отрасли.