L'integrazione efficace degli strumenti di automazione, sia hardware che software, è fondamentale per le aziende produttrici che vogliono continuare ad avere successo in una rete globalizzata e ipercompetitiva.
Tra le sfide più complesse c'è l'adozione di soluzioni robotiche, i cui componenti devono sufficientemente resistenti da sostenere il peso dei prodotti da manovrare, ma anche abbastanza leggeri da poter essere manovrati con facilità. Inoltre, questi sistemi devono essere personalizzati per manipolare con precisione oggetti di forme diverse.
L'azienda giapponese FIT Co., con sede a Gifu, ha trovato una soluzione che ha permesso all'azienda non solo di produrre con successo componenti per la robotica, ma anche di costruire un'intera attività attorno a componenti per organi di presa robotici. Il nuovo ramo dell'azienda dedicato alla robotica, chiamato ARMA, sfrutta le potenzialità della tecnologia di sinterizzazione laser selettiva (SLS) della serie Fuse per produrre componenti di robotica in grado non solo di sostituire i componenti per organi di presa robotici tradizionali, ma anche di migliorarli.
Requisiti dei componenti per organi di presa robotici
Questa pinza, prodotta da ARMA utilizzando la stampante 3D SLS della serie Fuse in Nylon 12 Powder, è resistente, durevole e leggera. I componenti per organi di presa stampati in 3D come questa pinza consentono alle aziende di sviluppare soluzioni robotiche su richiesta, adattabili a una grande varietà di prodotti con forme e pesi differenti.
Con la crescita degli acquisti online e il predominio dei grandi magazzini nella distribuzione, l'impiego di robot pick-and-place è diventato sempre più essenziale. L'ampia gamma di prodotti in commercio, con centinaia di migliaia di SKU diverse, presenta caratteristiche molto diverse tra loro per peso, forma e tipo di imballaggio. Questo rende fondamentale la produzione di componenti per organi di presa robotici personalizzati. Progettare ogni pezzo su misura, tuttavia, comporta un alto livello di complessità ingegneristica.
Sebbene il settore della robotica si stia evolvendo rapidamente, molte aziende si affidano ancora a metodi di fabbricazione tradizionali in metallo, anche per i componenti per organi di presa robotici. Dopotutto, questi robot devono essere robusti e duraturi, oltre che abbastanza agili da gestire oggetti di forme e dimensioni diverse.
I metodi di produzione tradizionali, come la lavorazione meccanica o lo stampaggio, non sempre riescono a soddisfare tali requisiti, quindi i componenti per organi di presa robotici sono spesso realizzati con componenti multipli che funzionano come assemblaggi. Più alto è il numero di componenti, maggiore è il rischio di interruzioni nella catena di fornitura per le aziende del settore.
Tuttavia, grazie alla stampa 3D SLS, ARMA riesce a progettare componenti con maggiore libertà. Il letto di polvere autoportante delle stampanti della serie Fuse consente di creare parti senza strutture di supporto e di realizzare forme complesse come reticoli, canali interni, trame a nido d'ape o design generativi. Sfruttando queste possibilità di design, ARMA ottimizza le parti in modo che siano leggere, ma senza comprometterne la resistenza o l’agilità.
Grazie all'utilizzo della serie Fuse e alla stampa in Nylon 12 Powder, ARMA è riuscita a ridurre del 40% il peso di pinze ed effettori finali. Questo risultato è stato possibile sia sostituendo i componenti metallici con il nylon, sia integrando strutture interne a nido d'ape. "Per le pinze di ARMA, la resistenza offerta dalla Nylon 12 Powder è più che sufficiente", afferma Takashi Furuta, AD di FIT e ARMA.
Produzione SLS per utilizzo finale
La stampa 3D per utilizzo finale non è solamente possibile, ma ora, grazie all'ecosistema SLS Fuse, è anche più economica, agile e scalabile che mai. Visita la nostra pagina dedicata alla produzione SLS per confrontare i metodi, scoprire di più sui prezzi all'ingrosso della polvere e vedere come 15 aziende utilizzano già la serie Fuse.
Vantaggi di un approccio multimetodo
Tutti questi componenti sono stati stampati in Nylon 12 Powder con la Fuse 1 dal team di Furuta e alcuni di essi sono stati levigati a vapore per migliorarne l'estetica e la resistenza, ottenendo così prodotti per utilizzo finale di alta qualità.
Furuta ha ottenuto enormi successi grazie alla combinazione di metodi tradizionali e tecnologie moderne e dal 2016 ha integrato la stampa 3D nei processi di design e produzione della sua azienda. L'azienda realizza numerosi componenti in metallo e utilizza diverse tecnologie di stampa 3D, ciascuna con vantaggi specifici. "Utilizziamo la FDM per produrre rapidamente un oggetto, mentre per la produzione di volumi elevati ci affidiamo alla Fuse 1", ha spiegato Furuta.
Quando FIT ha iniziato a usare le stampante della serie Fuse nel 2022, ha subito riconosciuto che la resistenza e la qualità delle parti SLS finali avrebbe creato nuove opportunità per la sua attività. "[Nessuna tecnologia] eguaglia la qualità della Fuse 1, soprattutto per quanto riguarda libertà di design, isotropia, finitura superficiale e resistenza", ha affermato Furuta.
L'accuratezza dimensionale offerta dalle stampanti della serie Fuse permette a Furuta di progettare facilmente parti destinate ad assemblaggi, perché ha fiducia nell'affidabilità e nelle tolleranze uniformi della serie Fuse. Combinando parti SLS stampate in Nylon 12 Powder con componenti tradizionali in metallo, l'azienda realizza sistemi robotici più leggeri rispetto alle iterazioni precedenti ma altrettanto resistenti e durevoli, con costi inferiori rispetto alla lavorazione meccanica tradizionale.
Stampa 3D SLS e stampaggio a iniezione: quando sostituire le parti stampate a iniezione con la stampa 3D?
Questo whitepaper illustra le dinamiche economiche in casi d'uso reali e raccoglie linee guida per l'utilizzo della stampa 3D SLS, dello stampaggio a iniezione o di entrambi.
Levigazione a vapore per qualità estetica e facilità di assemblaggio
La levigazione a vapore può migliorare la finitura superficiale delle parti realizzate con la stampa 3D SLS e contribuire a renderle più resistenti negli ambienti di utilizzo finale, dove possono essere esposte a luce, liquidi o sostanze chimiche.
Sebbene le parti SLS offrano già una buona resistenza adatta all'utilizzo finale, molti clienti preferiscono utilizzare metodi avanzati di post-elaborazione per ridurre la tipica ruvidità superficiale che caratterizza la tecnologia SLS.
ARMA utilizza la levigazione a vapore, una tecnica in cui le parti vengono immerse in un solvente chimico vaporizzato che provoca una fusione chimica controllata del materiale stampato in 3D, andando a colmare le minuscole cavità presenti e creando una scocca liscia e lucida intorno alla parte. L'effetto di levigazione non si limita solo alle geometrie visibili, ma interessa anche le parti complesse con canali interni o dettagli negativi. Per ottenere una finitura superficiale liscia, ARMA utilizza PostPro SF50 di AMT, che consente di integrare più facilmente i componenti in Nylon 12 Powder negli assemblaggi.
La levigazione a vapore per migliorare la finitura superficiale delle parti SLS: uno studio di Formlabs e AMT
In questo whitepaper esamineremo le considerazioni e i vantaggi legati alla levigazione a vapore e riporteremo i risultati dei test condotti sulle polveri SLS di Formlabs con il sistema di levigazione a vapore di AMT.
Riduzione del numero di componenti per isolare la catena di fornitura
Le stampanti SLS utilizzano letti di stampa autoportanti, il che permette di progettare le parti in modo creativo come elementi unici. Questo riduce la necessità di ricorrere a fornitori esterni per la produzione di parti separate, contribuendo così a rendere più autonoma e isolata la catena di fornitura di ARMA.
Riducendo il numero di singoli componenti necessari per realizzare una pinza o un effettore finale robotico, ARMA riesce ridurre il rischio di problemi legati alle catene di fornitura, che potrebbero compromettere la produzione o la distribuzione dei prodotti. L'introduzione della stampa 3D in-house con la serie Fuse rappresenta un passo concreto verso un maggiore controllo sul processo produttivo. "Le pinze e gli effettori finali che produciamo con la Fuse 1 sono progettati per essere personalizzati, poiché le esigenze variano a seconda dell'azienda e del sito di produzione", ha affermato Furuta. Se ognuno di questi ordini personalizzati richiede l'assemblaggio di più componenti e l'uso di materiali diversi, i tempi di consegna possono diventare rapidamente ingestibili.
L'ecosistema SLS Fuse è compatto, richiede pochissime infrastrutture e può essere installato sia in ufficio che in fabbrica. Anche per un'azienda come ARMA, che sta ancora costruendo la propria base clienti, la stampa 3D in-house rappresenta una soluzione produttiva concreta. Per la produzione con volumi ridotti, nei quali i metodi di produzione di massa risultano troppo onerosi o complessi, la stampa 3D in-house è la soluzione perfetta.
Esternalizzazione o Produzione interna: quando conviene portare la stampa 3D SLS in-house?
In questo whitepaper valuteremo la proposta di valore dell'adozione di stampanti 3D SLS in-house e la confronteremo con l'esternalizzazione delle parti SLS a un fornitore di servizi.
Combinazione di funzionalità ed estetica in ARMA
L'integrazione della serie Fuse nel workflow di FIT ha contribuito in modo decisivo alla crescita dell'azienda, al punto da permetterle di creare un'intera divisione dedicata, ARMA, specializzata nella produzione di componenti per organi di presa.
Furuta, solitamente molto riservato, ha sorriso quando gli abbiamo chiesto un’opinione sulla serie Fuse, limitandosi a dire: "È divertente". A colpirlo particolarmente sono l'eliminazione delle limitazioni di design grazie alla tecnologia SLS e la potenza industriale semplificata dell'intero ecosistema SLS. Furuta dedica il suo lavoro alla trasformazione di componenti voluminosi in sistemi robotici ad alte prestazioni e perfettamente integrati: per lui, la serie Fuse rappresenta un'opportunità concreta per "perseguire la funzionalità ed eliminare tutto ciò che è superfluo".
La stampa 3D SLS sta aprendo nuove possibilità nella produzione di parti per utilizzo finale resistenti e durevoli, in grado di sostituire i componenti in metallo. Portare la produzione in-house e gestire direttamente la catena di fornitura consente di aumentare l'agilità, ridurre i rischi e posizionarsi meglio per cogliere nuove opportunità di mercato.
Esplora le applicazioni di produzione basate sulla stampa 3D o scopri di più sulle stampanti 3D SLS della serie Fuse e sulle soluzioni di post-elaborazione.
