8 motivi per cui servirsi di un braccio robotico per la stampa 3D

I bracci robotici, motorizzati, programmabili e progettati per eseguire lavori di precisione, sono da tempo una certezza e una risorsa nel campo dell’automazione industriale. Questi dispositivi, dalle sembianze antropomorfe che ricordano le braccia umane, migliorano l’efficienza della produzione semplificando le attività ripetitive. Questi strumenti apportano gli stessi vantaggi che possono essere ottenuti anche con la produzione additiva. Quindi perché non combinare la stampa 3D con l’uso dei bracci robotici?

L’integrazione delle stampanti 3D con questi strumenti apre nuove possibilità, migliorando flessibilità, adattabilità e ottimizzazione del flusso di lavoro. In questo articolo esploreremo gli otto motivi per cui vale la pena adottare la stampa 3D con braccio robotico. Sebbene i bracci robotici che non sono stati preddisposti per stampare in 3D possano essere utilizzati all’interno di un processo di produzione additiva automatizzato, qui ci concentreremo esclusivamente su quelli progettati per stampare in 3D. Sul mercato esistono numerose soluzioni di stampa 3D con braccio robotico: conoscerne i vantaggi può aiutare a scegliere lo strumento più adatto alle proprie esigenze!

Una stampante 3D con baccio robotico non planare mentre crea un tubo curvo (Crediti fotografici: Emil Johansson)

1. Maggiore flessibilità e percorsi utensile multiplanari

La maggior parte delle stampanti 3D opera unicamente sul piano cartesiano, un piano bidimensionale definito dagli assi x e y perpendicolari. Alcuni bracci sono limitati al piano cartesiano, ma non tutti. Molte stampanti 3D con braccio robotico possono seguire dei percorsi utensile multiplanari, stampando non solo su un piano, ma in più direzioni e quindi seguendo più assi. Non essendo limitati dalla tradizionale stampa 3D orizzontale strato per strato, gli utenti possono godere di una maggiore libertà di progettazione.

2. Le strutture di supporto diventano meno necessarie

Potendo estrudere su più assi, le stampanti 3D con braccio robotico possono anche ridurre il ricorso a strutture di supporto. Spesso sono in grado di raggiungere e realizzare pezzi con sporgenze significative, a seconda del numero di assi con cui il braccio robotico lavora. Il numero di assi parte dai due in su. Riducendo al minimo la necessità di strutture di supporto, si riducono anche gli sprechi di materiale e le operazioni di post-processing, aumentando così i vantaggi di questa tecnologia.

3. Volume di costruzione più grande grazie al braccio robotico

Le stampanti 3D con braccio robotico non devono necessariamente essere confinate a un singolo piano di stampa o all’interno di una struttura chiusa. I bracci robotici possono essere prodotti in diverse dimensioni, adattandosi così a vari volumi di costruzione. Esistono soluzioni compatte, come le versioni desktop, e altre abbastanza grandi da costruire interi edifici. Inoltre, alcune di queste stampanti 3D possono essere montate su binari, consentendo loro di spostarsi e stampare parti oltre il loro normale raggio d’azione. Questa caratteristica le rende ideali per la realizzazione di progetti di grandi dimensioni, con applicazioni particolarmente utili nei settori aerospaziale e automobilistico.

Un esempio di stampa 3D di grande formato con braccio robotico (Crediti fotografici: Replique)

4. Possibilità di servirsi di teste intercambiabili per il braccio robotico

Le stampanti 3D di questo tipo non sono dei dispositivi rigidi. Le teste dei bracci robotici possono essere sostituite con altre dotate di funzioni diverse, permettendo loro di eseguire più lavorazioni. Se questo strumento è compatibile con teste intercambiabili, gli utenti possono allora cambiarle e integrare nel loro flusso di lavoro diverse tecnologie, anche al di fuori dell’Additive Manufacturing. Questo significa che, oltre alla stampa 3D, è possibile utilizzare anche tecnologie sottrattive, come la lavorazione CNC. L’intercambiabilità delle teste consente inoltre di ottimizzare lo spazio, poiché un unico braccio robotico può combinare le funzionalità di più macchine diverse tra loro.

5. Un vecchio braccio robotico potrebbe cambiare funzione

Per chi dispone già di un braccio robotico, sarà utile sapere che questo può essere adattato alla stampa 3D. Adaxis, ad esempio, mette a disposizione un software chiamato AdaOne per trasformare questi strumenti in stampanti 3D che lavorano su larga scala. Lo strumento supporta un’ampia gamma di hardware, tecnologie di deposizione e materiali, rendendolo compatibile con una grande varietà di applicazioni. Una vecchia struttura dotata di braccio robotico e non più utilizzata, può diventare nuovamente utile grazie alla stampa 3D.

6. Sistemi completi a cella singola

Sul mercato esistono anche soluzioni di stampa 3D con braccio robotico vendute come sistemi completi a cella singola. Un esempio in questo senso è la Robot Cell di Meltio. Questo sistema per la stampa 3D di metalli presenta un braccio robotico racchiuso in un’unica cella. La stampa di metalli deve avvenire infatti in un ambiente controllato e per questo è previsto l’inserimento del macchinario all’interno di una cella protettiva. La cella stessa è compatibile con varie tipologie di robot, non dello stesso marchio, e funziona con un braccio robotico industriale ABB, come impostazione standard. Avendo un design compatto, versatile e completo, questo sistema permette all’utente di ridurre i tempi di consegna e di ottimizzare la produzione.

Un sistema completo di stampa 3D a cella singola con braccio robotico dell’azienda Massive Dimension (Crediti fotografici: Massive Dimension)

7. Possibilità di stampare su diverse superfici ed effettuare riparazioni

Questo tipo di dispositivi possono stampare su diverse superfici. Questo rende la tecnologia molto efficace per le riparazioni. La riparazione delle apparecchiature è un’alternativa sostenibile alla sostituzione dei pezzi e riduce anche la dipendenza da strumenti di produzione specifici. A volte, quando i pezzi sono vecchi di decenni o l’azienda che li ha creati ha chiuso e non può fornire i pezzi di ricambio, può essere impossibile trovare in commercio lo stesso identico pezzo. La stampa 3D con braccio robotico può facilitare la riparazione, rendendo di nuovo funzionale un pezzo che ha perso la sua utilità nel tempo. Siemens Energy è solo una delle aziende che ha utilizzato la Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) con un braccio robotico per la manutenzione e la riparazione di apparecchiature come le lame delle turbine.

8. Adattabilità con una varietà di materiali e tecnologie AM

La produzione additiva con braccio robotico è compatibile con diversi materiali, dal metallo alla plastica e al cemento. È anche possibile utilizzare pellet per l’estrusione, ampliando la scelta dei materiali. Anche gli stilisti hanno utilizzato stampanti 3D con braccio robotico per realizzare dei progetti e alcuni designer tessili hanno sperimentato la stampa di materiali insoliti come la lana. Inoltre, diverse tecnologie di Additive Manufacturing sono compatibili con un braccio robotico, tra cui, ma non solo, la Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), la Wire Laser Additive Manufacturing (WLAM), la Laser Metal Deposition (LMD), l’estrusione di pellet, l’estrusione di filamenti e l’estrusione di calcestruzzo.

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*Crediti per la foto di copertina: KUKA