最近、製造や製造スペースをうろうろしている人なら、おそらく 2 つの大きなトレンドが激しく衝突していることに気づいたでしょう。それは、より柔軟になっているロボット システムと、小さなプロトタイプをはるかに超えた 3D プリンティング (派手な用語を愛する人々のための積層造形) です。数年前、3D プリントは机上の装飾品や 1 回限りの部品を作るためだけのものだと人々は考えていましたが、今では航空宇宙から建設に至るまで、あらゆる場所で使われ始めています。ロボット システムがそれを実現する秘密のソースです。ロボット システムのサプライヤーとして、私はロボットと 3D プリンティングの組み合わせが単なるギミックではないことをこの目で見てきました。昔ながらの 3D プリンターや静的自動化では解決できない問題を解決しています。すでに世に出ている、ゲームを変えるような実際のアプリケーションと、この組み合わせが私たちのものづくりの方法を変える理由を詳しく見てみましょう。
最近、製造や機械加工の世界に足を運んだ人なら、おそらく 2 つの大きなトレンドが衝突していることに気づいたでしょう。ロボット システムはますます柔軟になってきており、もう 1 つは 3D プリンティング (派手な用語が好きな人のために言うと、積層造形) は小型試作段階をはるかに超えています。数年前、3D プリントはデスクトップの小物や使い捨ての部品を作るために使われていると人々は考えていましたが、今では航空宇宙から建設に至るまであらゆる分野で花開いています。ロボット システムはそれをすべて可能にする秘伝のソースです。ロボット システムのサプライヤーとして、私はロボットと 3D プリンティングの組み合わせが単なる仕掛けではないことをこの目で見てきました。昔ながらの 3D プリンターや静的自動化では解決できない問題を解決しています。すでに世に出ている真に破壊的なアプリケーションと、この組み合わせがなぜ私たちのものづくりの方法を変えるのかを分析してみましょう。
まず、大判 3D プリントについて話しましょう。最も巨大な静的 3D プリンタでも大きすぎる部品について考えてみましょう。風力タービンの部品、輸送用コンテナの部品、住宅用の建設モジュール、実物大の車のシャーシのプロトタイプなど、非常に大きなものまであります。従来の 3D プリンタは、固定された造形ボリュームによって制限されます。 10 フィートを超えるパーツが必要な場合は、接着するのに永遠に時間がかかる小さな弱い部分にスライスするか、完全に忘れる必要があります。ロボットは、標準的なデカルト 3D プリンタの 3 軸よりもはるかに多い 6 軸の動作で印刷端 (押出機、レーザー、または材料デポジッター) を移動できるため、この問題は解決されます。つまり、固定されたボックスに邪魔されることなく、希望するサイズのパーツを印刷できます。
まず、大判 3D プリントについて話しましょう。最もかさばる静的 3D プリンタですら適合しない部品について考えてみましょう。たとえば、非常に大きなものでは、風力タービンのコンポーネント、輸送用コンテナの部品、住宅建築モジュール、さらには実物大の自動車シャーシのプロトタイプなどです。従来の 3D プリンタは、固定の造形量に制限されています。 10フィートを超えるパーツが必要な場合は、それを小さく壊れやすい部分に切り、接着するのに多くの時間を費やすか、完全にあきらめる必要があります。ロボットは、標準的なデカルト 3D プリンタの 3 軸よりもはるかに多い 6 軸の動作でプリントの端 (押出機、レーザー、または材料デポジッター) を移動できるため、この問題を解決します。つまり、任意のサイズのパーツを印刷でき、固定ボックスに制限されなくなります。
私たちは最近、このセットアップを使用してカスタムコンクリート住宅モジュールを作成するクライアントと協力しました。工場のフロアの半分を占める巨大で高価な静的 3D プリンタの代わりに、生産ベイの全長にわたるトラックにロボット アームを取り付けました。ロボットはトラックに沿ってシームレスに移動し、コンクリートを一層ずつ敷設し、モジュールの湾曲した壁に合わせて経路をリアルタイムで調整します。部品をスライスしたり、接合部が弱くなったりすることはもうありません。小さなセクションを印刷して組み立てるよりもはるかに速く、材料が 1 つの連続したパスに配置されるため、パーツはより強力になります。これは単なるデモではありません。彼らはすでにこれらのモジュールを手頃な価格の住宅プロジェクトに設置しており、他の建設会社もこれに追随しています。
私たちは最近、このリグを使用してカスタムのコンクリート住宅モジュールを作成しているクライアントと協力しました。工場フロアの半分を占める大型で高価な静的 3D マシンを使用する代わりに、このプリンターは生産フロアの全長にわたるトラックにロボット アームを取り付けます。ロボットはトラックに沿ってシームレスに移動し、コンクリートを一層ずつ敷設し、モジュールの湾曲した壁に合わせてリアルタイムで経路を調整します。部品を切断したり、縫い目が弱くなったりする必要はありません。小さなセグメントを印刷して組み立てるよりもはるかに高速で、材料が連続したパスに配置されるためパーツの強度も高くなります。これは単なるデモンストレーションではありません。彼らはすでにこれらのモジュールを手頃な価格の住宅プロジェクトに導入しており、他の建設会社もこれに追随しています。
次に、材料の汎用性ですが、これは通常の 3D プリンタにとって大きな問題点です。ほとんどのデスクトップまたは小型の産業用 3D プリンターは、PLA や ABS プラスチックなど、一度に 1 つまたは 2 つの素材を使用します。しかし、ロボットと 3D プリントを組み合わせれば、その場でツールを交換してあらゆる種類の素材を処理でき、プリント中に素材を混合することもできます。私たちが話しているのは、金属、セラミック、コンクリート、食品、バイオプラスチックなど、何でもあります。当社の航空宇宙分野のクライアントの中には、これを使用して、プラスチックのフレームに金属インサートが埋め込まれた部品を印刷していることがあります。これは、軽量でありながら強度が必要なコンポーネントに最適です。リサイクルされたプラスチックとコンクリートを混合して建材として使用し、廃棄物を大幅に削減する企業もいます。
次に、材料の多様性ですが、これは通常の 3D プリンタの大きな問題点です。ほとんどのデスクトップまたは小型の産業用 3D プリンタは、PLA や ABS プラスチックなど、一度に 1 つまたは 2 つの材料しか使用できません。しかし、ロボットと 3D プリンターを組み合わせます。プリントを結合すると、いつでもツールを変更したり、さまざまな素材を使用したり、プリントプロセス中に素材を混合したりすることができます。私たちが話しているのは、金属、セラミックス、コンクリート、食品、バイオプラスチックなど、何でもあります。当社の航空宇宙産業のお客様の中には、これを使用して、金属インサートが埋め込まれたプラスチック フレーム パーツを印刷しています。これは、軽量である必要があるが、重要な領域で高い強度が必要なコンポーネントに最適です。リサイクルされたプラスチックとコンクリートを混合して建築材料として使用し、廃棄物を大幅に削減する企業もいます。
待って、修理とメンテナンスを忘れないようにしましょう。ロボットは新しい部品を作るだけではなく、既存の部品を修理することもできます。 500フィートの高さで風力タービンのブレードが割れる様子を想像してみてください。溶接のために刃全体を工場に持ち込むことはできませんよね？しかし、3D プリント エンドを備えたポータブル ロボット システムをお持ちの場合は、それをタービンに持ち込み、ブレードの損傷箇所をスキャンし、その場でカスタム修理パッチをプリントすることができます。これは仮説ではありません。私たちはこれがエネルギー会社で実際に行われているのを見てきました。修理時間を数日から数時間に短縮し、ダウンタイムを何百万ドルも節約します。ロボット支援 3D プリントを使用すれば、壊れた部品をその場で修理できるのに、なぜ壊れた部品を全国に発送するのを待つ必要があるのか不思議に思います。
待ってください、修理とメンテナンスを忘れないでください。ロボットは新しい部品を作るだけでなく、既存の部品を修理することもできます。風力タービンのブレードに上空 500 フィートの亀裂が生じたと想像してください。ブレード全体を工場に送って溶接してもらうことはできませんよね?しかし、3D セットがあれば、印刷側のポータブル ロボット システムがそれをタービンに運び、ブレードの損傷領域をスキャンし、カスタマイズされた修理パッチをその場で印刷できます。これは仮説ではありません。私たちはすでにエネルギー会社で実際にそれを確認しています。これにより、修理時間が数日から数時間に短縮され、ダウンタイムが数百万ドルも節約されました。ロボット支援 3D プリントを使用してその場で修理できるのに、なぜ破損した部品を修理のために全国に送る必要があるのかと人々は疑問に思うでしょう。
さらに、通常の自動化では処理できない少量の部品や一回限りの部品などのカスタム製造スペースもあります。医療機器メーカーの場合は、特定の患者の解剖学的構造に適合するカスタム股関節インプラントが必要になる場合や、椅子のカスタム湾曲部品が必要な小規模の職人家具メーカーが必要になる場合があります。昔ながらの製造法 (CNC 機械加工や射出成形など) は、小ロットではコストが高すぎます。工具のコストをカバーするには、何千もの部品を作成する必要があります。ロボット 3D プリンティングはソフトウェア駆動であるため、この状況を変えます。 3D モデルをアップロードし、必要な正確なサイズや形状に調整して、印刷するだけです。特別なツールや長いセットアップ時間は必要ありません。私たちが協力している地元の自転車店は、これを使用して、特殊な体格のライダー向けにカスタム自転車フレームを作成しています。高額な料金を請求する大手メーカーにフレームを注文する代わりに、当社のロボット システムを使用して、軽量で耐久性のあるフレームを数時間でプリントします。
さらに、少量部品や一回限りの部品など、従来の自動化では対応できないカスタム製造の領域もあります。あなたが医療機器メーカーであれば、特定の患者の解剖学的構造に適合するカスタム股関節インプラントが必要になるかもしれません。また、小規模な工芸家具メーカーであれば、椅子のカスタム湾曲部品を作成したいと考えています。昔ながらの製造方法 (CNC 機械加工や射出成形など) は、小ロットで生産するにはコストが高すぎます。工具コストを分散するには、何千もの部品を作成する必要があります。 Robots 3D Printing はソフトウェア駆動であるため、この状況を変えます。 3D モデルをアップロードし、必要な正確なサイズや形状に調整して、印刷を押すだけです。特別なツールや長いセットアップ時間は必要ありません。私たちが協力している地元の自転車店の 1 つは、これを利用して、特殊な体型のサイクリスト向けにカスタム自転車フレームを作成しました。高額なプレミアムを請求する大手メーカーにフレームを注文する代わりに、当社のロボット システムを使用して、軽量で耐久性のあるフレームを数時間でプリントします。
さて、最近誰もが気になっている部分に移りましょう。これはどれくらい使いやすいのでしょうか?ロボットはロボット技術者のチームだけのものだと多くの人が考えていますが、それはもはや真実ではありません。コーディングを必要とせず、誰でも操作できるシステムを構築しました。たとえば、当社のノーコード溶接ロボット システムを使用すると、静的な 3D プリンタ用の G コードを記述するより簡単な手動制御方法でアームを目的の形状に移動するだけで、ロボットに 3D プリント パスを教えることができます。これは、専任の自動化チームを持たない中小企業にとって状況を大きく変えるものでした。これらのロボット システムを使用すれば、何週間もプログラムを担当する人を雇わなくても、3D プリントに使用できます。
さて、最近誰もが気になっている問題について話しましょう。これはどれくらい使いやすいでしょうか?ロボットはロボット技術者のチームだけのものだと多くの人が考えていますが、もはやそうではありません。プログラミング不要で誰でも操作できるシステムを構築します。たとえば、当社のノーコード溶接ロボット システムを使用すると、ハンドヘルド コントローラでアームを動かし、希望の形状に従うだけで、ロボットに 3D プリント パスを教えることができます。これは、静的な 3D プリンタの G をプログラミングするよりもはるかに簡単です。コードははるかに単純です。専任の自動化チームを持たない中小企業にとって、これは状況を大きく変えるものです。これらのロボット システムを使用すると、プログラムを担当する人を雇って何週間も費やす必要がなく、3D プリントが可能になります。
ちょっと待って、モビリティについてはどうですか?これらのロボット 3D プリントのセットアップの一部は、固定工場にある必要さえありません。当社では、ポータブル溶接ロボット システムやポータブル ロボット溶接システムなど、トラックに積んで作業現場、災害現場、さらには遠隔地にある鉱山に持ち込むことができるポータブル オプションを作成しました。カナダの鉱山会社は、ポータブル ロボットを使用して、鉱山で重機のカスタム交換部品を金属から印刷しました。市内から部品が発送されるのを待つ必要がないため、ダウンタイムが短縮され、業務がスムーズに進みます。小型ロボットをセットアップして鉱山に行き、壊れた部品をスキャンし、新しい部品を印刷し、すべての作業に戻ることが 1 日でできると考えるのは突飛です。
ちょっと待って、モビリティについてはどうですか？一部のロボット 3D 印刷装置は工場で固定する必要さえありません。当社では、トラックに積んで建設現場や災害地、さらには遠隔地の鉱山現場まで輸送できる可搬型溶接ロボットシステムや可搬型ロボット溶接システムなどのポータブルオプションを導入しています。カナダの鉱山会社は、ポータブル ロボットを使用して採掘現場で金を使用しています。重機のカスタム交換部品の印刷。市内から部品が発送されるのを待つ必要がないため、ダウンタイムが減り、業務がスムーズに進みます。小型ロボット装置を使って鉱山現場まで車で行き、損傷した部品をスキャンして新しい部品を印刷し、その日のうちに作業に戻ることができると考えるのは信じられないことです。
私はここで本物でありたいのです - ここは太陽や虹だけではありません。まだまだハードルはあります。ロボット システムと 3D プリント ツールの初期費用は、特に中小企業の場合、標準のデスクトップ 3D プリンタよりも高くなる可能性があります。また、ノーコード システムを使用する場合でも、習得には時間がかかります。コンクリートがどのように硬化するか、反りを避けるために金属がどのように冷却されるかなど、押し出されたときにさまざまな材料がどのように動作するかを理解する必要があります。しかし、テクノロジーは年々向上しており、コストは下がっており、チームが迅速に学習できるようにするためのトレーニング リソースも増えています。
正直に言うと、太陽や虹ばかりではありません。まだ障害があります。ロボット システムと 3D プリント ツールの初期費用は、特に中小企業の場合、標準のデスクトップ 3D プリンタよりも高くなる可能性があります。コードのないシステムであっても、学習曲線の問題もあります。コンクリートがどのように凝固するか、反りを避けるために金属がどのように冷却されるかなど、押し出されたときにさまざまな材料がどのように動作するかを理解する必要があります。しかし、テクノロジーは年々進歩しており、コストは低下しており、チームが迅速に対応できるようにするためのトレーニング リソースがますます増えています。
ロボット システムのサプライヤーとして、私たちはこの分野のあらゆる部分が進化するのを見てきましたが、際立っている点の 1 つは、これらのシステムの適応性の高さです。それは単に古いテクノロジーを置き換えることではなく、これまで存在しなかった新しい可能性を切り開くことです。数年前までは、現場で完全なハウジング モジュールを印刷したり、500 フィートを登らずに風力タービンのブレードを修理したり、小さな工場でカスタムの自転車フレームを作成したりできるとは誰も考えていませんでした。今、それがすべて起こりつつあり、ロボットがその根幹となっています。
ロボット システムのサプライヤーとして、私たちはこの分野のあらゆる側面が進化するのを見てきましたが、際立っているのは、これらのシステムの適応性の高さです。それは古いテクノロジーを置き換えるだけではなく、これまで存在しなかった新しい可能性を切り開きます。数年前までは、現場でハウジング モジュール全体を印刷したり、500 フィートを登らずに風力タービンのブレードを修理したり、小さな工場でカスタムの自転車フレームを作成したりできるとは誰も考えていませんでした。今、それがすべて起こりつつあり、ロボットがそのすべての根幹となっています。
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3D プリントやロボットに関する誇大宣伝に騙されないでください。この組み合わせは定着しており、ほぼすべてのものの製造方法を変えています。単に生産を高速化するだけではありません。それは、製造をより柔軟に、よりアクセスしやすく、より持続可能なものにすることです。ロボット システムのサプライヤーとして、当社はその一員であることを誇りに思っています。もっと話したい場合は、私たちに連絡してください。お手伝いいたします。
3D プリントやロボット工学の誇大宣伝に騙されないでください。この組み合わせは今後も定着し、ほぼすべてのものの製造方法を変えつつあります。単に生産を高速化するだけではありません。それは、製造をより柔軟で、アクセスしやすく、持続可能なものにすることです。ロボット システムのサプライヤーとして、私たちはこれに参加できることを誇りに思っています。さらに詳しく話したい場合は、ご連絡ください。お手伝いいたします。
参考文献 参考文献
- ASTMインターナショナル。 （2022年）。大型コンポーネントの積層造形: トレンドと応用。 astm.org から取得
ASTMインターナショナル。 （2022年）。大型コンポーネントの積層造形: トレンドとアプリケーション。 astm.org から取得 - ロボット産業協会（2023年）。積層造形における協働ロボット: 2023 年の業界レポート。 roboticsonline.org から取得
ロボット産業協会。 （2023年）。積層造形における協働ロボット: 2023 年業界レポート。 roboticsonline.org から取得 - 建設ロボット。 （2022年）。住宅向けのオンサイト 3D プリント: ケーススタディと業界の洞察。 constructionrobotics.com から取得
建設ロボット。 （2022年）。住宅のオンサイト 3D プリント: ケーススタディと業界の洞察。 constructionrobotics.com から取得 - 製造技術者協会。 （2023年）。小バッチ積層造形: ロボット システムによるコスト削減。 sme.org から取得
製造技術者協会。 （2023年）。少量積層造形: ロボット システムによるコスト削減。 sme.org から取得
