Anubis 3D是Anubis Manufacturing Consultants Corporation旗下的分公司。該公司總部位於加拿大安大略省密西沙加,專門從事工業3D列印等數位化定制製造業務。

美國大型食品生產商的設備供應商Langen Group開始設計機械臂末端工具時,已先訂購用於抓取包裝生產線的全新機器人。設計出的工具要能夠支持機器人夾取包裝好堆放在一起的餅乾,然後將其放入紙箱。工程師在設計過程中遇到了難題,即設計出的工具必須極為輕量化。借助積層製造,這個似乎無法解決的問題卻能迎刃而解、毫不費力。Anubis使用EOS系統為Langen Group開發出一種更巧妙的解決方案。

抓手杯底部的通道呈瑞士乳酪狀,從而在工件頂部形成真空孔,這些孔使用傳統加工工藝無法製成,但借助積層製造卻可輕而易舉地實現。(來源:Anubis 3D)

製造更為輕量化且功能更為強大的真空夾具

為達到最大速度並且避免出現機器人重心不穩的情況,工具重量加上產品本身的重量不能超過兩千克;但是生產線上十包餅乾產生的最大負荷是1.5千克,因此需要設計出一款重量不超過500克的理想工具。“使用鋁和金屬板材無法滿足這些要求,若要使用較重的金屬工具,他們就要重新訂購較大型的機器人,而這類機器人的成本會更高,而且眼下他們的時間也極其緊迫。此外,該工具還需要快卸快接,以便操作員從一種規格的工具切換為另一規格,消除螺釘和螺母增加的裝配時間。有兩種完全不同的配置,兩種不同的形狀和三種包裝箱尺寸,可一次夾取的兩個小包裝箱和一個大包裝箱。他們想要的是能解決所有問題且重量不超過五百克的單一工具,而且希望儘快生產出來。” Anubis總裁Mr. Tharwat Fouad表示。

Mr. Tharwa Fouad和他的團隊花費了一部分時間對市場進行調查,評估何種製造技術能夠最大程度地滿足客戶需求。其發現大多數的製造商購買塑膠積層製造技術的目的是為了實現快速成型,但這跟他們的目的則完全不同,他們設想了製造功能性最終用途元件的各種可行方案,並認為工業3D列印技術是此類應用的理想之選。

透過EOS系統提升包裝智能化水平

決定購買積層製造系統後,Mr. Tharwa Fouad對市場上各種不同類型的設備進行了詳細分析,最終選定了EOS的FORMIGA P 100 系統。 “在交付後的幾天內,EOS協助我們將系統投入運行。這個系統非常容易掌握,EOS提供了全程指導,直到我們完全熟練掌握設備的操作。如今,幾年過去了,我們仍然為當初的決定感到欣慰。積層製造的普及所面臨的最大挑戰是,改變了持續數十年的思維模式。從金屬轉換為塑膠是可行的,以一種科學的方式轉換尤為如此。用戶只需關注零部件的幾何形狀,而無需顧慮傳統製造工藝所涉及的零部件複雜性問題。EOS技術不受這種約束。 ” Mr. Tharwa Fouad說道。

安裝在機器人上的完全真空的雙箱版組件。(來源:Anubis 3D)

對於Mr. Tharwa Fouad製造最終用途產品的願景而言,材料選擇也同樣重要。例如,EOS 粉床燒結技術可使用工程級聚醯胺、聚苯乙烯、熱塑性彈性體和聚芳醚酮等材料。EOS系統便於我們使用業界廣泛採用的材料構建無數個零部件;它使用配備精密光學部件的強大雷射器,快速、精確地生產零部件。在此,雷射光束可以逐層燒結粉末材料,從而生產出高度複雜的零部件。

EOS技術的優勢很快凸顯出來。Anubis初步取得了多項成果,其中之一便是用於吹塑成型應用的機械臂末端工具,按照Mr. Tharwa Fouad的說法,這激發了他們團隊的靈感並拓寬了應用塑膠積層製造技術的思路。之後他們還為注塑成型和瓶裝包裝客戶設計了多種類似工具以及各種支架及支撐結構,説明 Anubis在業界和其他行業贏得了創新者的美譽。鑒於此,該公司又另外購買了EOS兩套系統。

  • 高效:輕量化夾具,重量僅 500g,但具有四倍的夾取力
  • 快速:只需一周時間即可將新工具投入使用
  • 調整:零部件數量減少,可輕鬆完成裝配
  • 靈活:設計自由度助力優化生產工藝

在説明大型美國食品製造商Langen Group提供設備的案例中,Anubis沒有採用較為傳統的金屬真空托盤和護罩(需要花費數月來設計和製造),而是設計出一套更為輕量化、更簡化的組件,其抓取力是傳統真空夾具的四倍。新工具從積層製造、裝配和測試僅用了一周時間。

主要真空零部件採用的材料是尼龍12(EOS的PA 2200材料),因其具有良好的彈性,能夠承受碰撞負荷,而且還獲得USP Class VI認證,可直接接觸食品。真空杯的壁厚在2 mm至3.5 mm之間,不同部分之間會有所變化。透過優化結構設計的軟體程式,設計出特別適合工業3D列印的零部件,這些零部件遵照幾何形狀的線條,並根據力度和彈性需求對厚度進行了調整。

我們採用EOS技術生產出外形經過重新設計的產品,產品效果驚人,夾具的吸力大至足以承受人的體重。我們的客戶以前從未見過如此卓越的性能。” Mr. Tharwa Fouad說道。

Langen Group工程經理Mr. Robert Husnik 表示。 “要設計和製造出滿足我們抓取要求的工具,同時又不超出機器人負荷限制,這在以前簡直是天方夜譚;如今借助塑膠積層製造帶來的自由度,我們可以將不可能變成現實。”


我告訴人們,積層製造與傳統製造不同,複雜性不受任何約束,設計師可以提出各種各樣的奇思妙想,而不會受到任何抱怨。您可以減輕零部件重量、保持強度並交付優質產品,而且與以往相比,產品功能更為強大、生產時間更短、成本更低。這是一場真正的製造變革。

  Mr. Tharwat Fouad

Anubis 總裁