La tecnologia Multi Jet Fusion di HP consente una maggiore libertà di progettazione, permettendo di sviluppare nuovi componenti e strumenti robotici sempre più leggeri e performanti.
OBIETTIVO
Sfruttare la libertà di progettazione associata alla stampa 3D MJF per creare prodotti custom, migliorandone anche considerevolmente le prestazioni meccaniche.
APPROCCIO
Rivedere completamente la progettazione dei componenti meccanici, sfruttando al meglio le capacità uniche della stampa 3D, ad esempio disponendo correttamente il materiale solo dove necessario.
Realizzare prototipi rapidi o funzionali per testare nuove geometrie, ridurre il time-to-market e produrre pochi esemplari di una parte.
PREMESSE
IAM 3D Hub è un shared work center, nato da una collaborazione tra diversi giganti del settore della stampa 3D (tra cui HP, Renishaw, Coniex…), con lo scopo di fornire alle aziende consulenza sui processi di AM, supporto per la scienza e l’ingegneria dei materiali.
IAM 3D Hub mira ad accelerare l’adozione e lo sviluppo delle tecnologie di stampa 3D nei settori manifatturieri dell’Unione europea. Situato nella regione spagnola della Catalogna, l’Hub aiuta ad integrare e coordinare l’attività nell’ecosistema produttivo additivo e fornire al suo cliente un modo alternativo di progettare, sviluppare e produrre nuovi prodotti competitivi e servizi.
L’azienda supporta i clienti in molti settori diversi tra cui: automobilistico, aerospaziale, locomotiva e altre società di trasporto, oltre a leader nel settore energetico, sanitario, e beni di consumo, tra gli altri.
“All’ IAM 3D Hub aiutiamo le aziende a pensare alla stampa 3D come alternativa per progettare, sviluppare e produrre prodotti nuovi e più competitivi. La robotica in particolare, è uno strumento vitale per i produttori che vogliono automatizzare i loro flussi di lavoro. Le attività di assemblaggio sono molto spesso legate al prodotto e di conseguenza, i robot stessi devono essere altamente personalizzati.”
afferma il Direttore tecnico e scientifico di IAM3DHub, Magi Galindo.
IL PROBLEMA
Continental Automotive Spain SA, uno dei principali clienti di IAM 3D Hubs, ha due grandi sedi in Spagna. Una è focalizzato sulla produzione e assemblaggio di componenti, mentre l’altra si dedica allo stampaggio a iniezione e alla fabbricazione di parti in plastica di componenti interni automobilistici.
Come principale fornitore globale per il settore automobilistico, la Continental è costantemente sotto pressione per ridurre i costi e operare in modo più efficiente. Nonostante gli operatori siano ancora necessari per svariate operazioni, molte altre vengono completate con l’aiuto di sistemi robotici: la gestione della movimentazione dei vari componenti all’interno della fabbrica avviene con l’ausilio di robot custom.
I componenti interni automobilistici sono in genere molto pesanti e voluminosi, ma richiedono anche movimenti e posizionamenti precisi. I sistemi robotici basati su componenti standard sono dotati di pinze che, a causa del loro peso, si muovono con inerzia elevata. Inoltre, data la loro complessità, la finitura e le operazioni di assemblaggio sono per lo più eseguite manualmente da operatori.
Per ovviare a questo problema e per ridurre i costi, i ricercatori Contintental hanno deciso di cambiare l’approccio delle varie operazioni di assemblaggio: combinare nuovi tipi di maschere e servirsi di robot che utilizzano pinze specifiche per le diverse applicazioni.
LA SOLUZIONE
Le pinze per l’afferraggio devono essere:
- geometricamente ottimizzate per lo svolgimento di funzioni molto specifiche
- resistenti meccanicamente e durevoli nel tempo
- affidabili a sufficienza per essere posizionate in un ecosistema industriale
Per rispondere alle esigenze di Continental è stato utilizzato l’impianto di stampa 3D HP Jet Fusion.
“Cambiando la progettazione di alcune parti abbiamo, in alcuni casi, ridotto il numero di componenti dell’80%. Abbiamo inoltre creato parti meno costose ma più robuste e affidabili, oltre che essere più facili da connettere e controllare
Utilizzando gli strumenti avanzati per l’ottimizzazione topologica di Solidworks è stato possibile riprogettare in modo efficiente nuove pinze e utensili. La robustezza del loro design ha ridotto al minimo la manutenzione e eliminato la necessità di calibrazione. Le pinze sono meno costose da produrre e più leggere: ciò ha permesso di ridurre l’inerzia di oltre l’80%, consentendoci di utilizzare robot con una capacità di carico inferiore.”.
Magi Galindo, direttore tecnico e scientifico di IAM3DHub.
RISULTATI
Grazie alla consulenza e ai servizi offerti da IAM 3D Hub, l’azienda Continental Spain S.A è stata in grado di migliorare i processi di assemblaggio dei componenti. Lavorando in sinergia con diverse tecnologie come: robotica, machine learning, Internet of Things, l’Additive Manufacturing gioca un ruolo fondamentale nella trasformazione radicale delle imprese.
Le nuove strategie di progettazione utilizzate da IAM 3D Hub, hanno contribuito a ridurre la quantità di tempo necessario per creare le nuove pinze del 30%.
La tecnologia HP Multi Jet Fusion ha permesso inoltre di sostituire il complesso e intricato design di precedenti pinze, con nuove strutture snelle che hanno ridotto il peso dei componenti di oltre l’85%.
La progettazione di un nuovo meccanismo di accoppiamento che facilita la connessione con il robot ha portato ad una riduzione del tempo per l’installazione del 40%.
“La tecnologia HP Multi Jet Fusion permette alle aziende che operano in svariati settori, di rivedere completamente il loro approccio alla progettazione delle parti”, afferma Mr. Galindo. “Il nostro consiglio a tutte le imprese è quello di iniziare a sfruttare le opportunità offerte dalla stampa 3D.”
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