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驾驭未来：EOAT与3D打印技术如何改变制造流程？

2024-06-25

在工业机器人领域，机械手臂末端 (EOAT) 已成为利用精密系统推动批量生产的基石。末端执行器、真空工具、传感器和焊接工具等机械手臂末端为完成从复杂加工到装配作业的各种任务提供了便利。作为关键的接口点，EOAT 是技术与所生产零件的交互点——如果机器人基础设施无法与工件交互，那么无论如何昂贵、设计如何精良也无济于事。本文深入探讨了 EOAT 与 3D 打印技术之间的共生关系，探索了这种集成如何重塑制造工作流程，并展望了工业自动化的未来。

▶什么是机械手臂末端？◀

机械手臂末端是机械臂与周围环境交互的接口点。EOAT 位于机械臂末端，可包括各种工具：用于焊接和钻孔的静态作业工具、摄像头和传感器等监测工具、用作工业末端执行器的夹爪等等。工业末端执行器可帮助机械臂完成抓取和操作作业，以及执行从重新定位到复杂的加工和装配作业的各种任务。

EOAT 的应用范围与其执行的任务一样广泛。从牢牢抓取零件和连接零件（焊接）到扫描/收集信息和使用吸力移动零件，EOAT 在工业自动化领域可达到所需的精度、速度和适应性。

▶EOAT 和 3D 打印技术的优势◀

如具备 3D 打印 EOAT 的能力，将进一步提高机器人技术在工厂应用中的利用率。3D 打印技术可帮助制造商定制和快速制造各种定制工具，从而降低成本和缩短交付周期，同时提高工具性能。值得注意的是，3D 打印技术支持以无损伤复合材料生产具有高强重比的末端执行器。这项创新使机器人能够用更轻的末端执行器运输更重的有效载荷，从而帮助制造商提高产量和灵活性。

效率、精度和适应性：增材制造有助于利用连续纤维增强 (CFR) 技术制造耐用、耐磨的末端执行器。EOAT 需要既轻便又坚固，而 CFR 可以减轻重量并提高强度。

Rapid Robotics 使用 CFR 技术打印定制的机械臂末端工具。在 12 小时内，Rapid Robotics 团队便可以生产出一种全新夹爪，这种夹爪在抓取零件时可与零件表面紧密贴合，可靠性高，而且重量比现成的夹爪轻 30%。利用 CFR 以 3D 打印技术制造 EOAT 后，Rapid Robotics 已生产出带有高质量夹爪的机器人，这些夹爪在现场从未出现过断裂，并且可用于物料搬运、医疗设备和汽车等各种应用领域。

▶支持 EOAT 的应用◀

将理论付诸实践，EOAT 与工业级 3D 打印机相集成帮助 Dixon Valve 降低了 90% 以上的制造成本，缩短了 90% 以上的交付周期。

Dixon Valve 过去曾采用复合材料 3D 打印机为其机械臂制造 EOAT。然而，在制造用于夹持粗糙表面的夹爪时遇到了挑战，因为用复合材料打印的零件很快就会因与粗糙表面接触而出现磨损。这是复合材料 EOAT 的一个弱点，即缺乏较强的耐磨性，这可能会导致零件随着时间的推移而出现磨损。然而，应用 Metal X 金属 3D 打印机后，Dixon Valve 制造出了既有 3D 打印的优势，又保持了必要的表面硬度的夹爪，这是传统复合材料打印无法实现的。

使用 Metal X 打印夹爪后，Dixon Valve 既实现了 3D 打印的优势，又提高了零件的耐用性。

随着 3D 打印技术的不断发展和创新材料的应用，未来 EOAT 将继续突破工业自动化的界限。能够用金属打印夹爪，不仅可以提高设计的可能性，还可简化耐磨 EOAT 的制作流程，这在工业环境中是至关重要的。

▶彻底改变制造领域◀

当今的制造商面临着前所未有的压力，既要更快地交付新产品，又要降低成本。耐用的工具对于制造领域至关重要，但这种工具几乎总是需要耗费巨额成本。3D 打印的最新进展正在重塑这一格局，为降低耐用工具的成本提供了一种解决方案，同时可以加快新产品的上市时间。

▶以增材制造技术制造的 3D 工具◀

Markforged 已推出连续纤维复合材料和基于 MIM 的低成本金属 FFF 打印技术，将增材制造的应用从原型制作扩展到更广泛的范围。现在，制造商拥有了一项可行的技术来解决模具成本高昂的难题。那么还存在什么关键障碍？答案是技术培训。因此，Markforged 正积极向制造业宣传功能性 3D 打印工具所带来的优势。
  • 实际应用

Dixon Valve 展示了先进的增材制造系统如何走在了这场革命的前沿。Dixon Valve 利用 Markforged 打印机制造了金属和复合材料夹爪。这些夹爪要能够承受制造环境中严苛的物理和化学考验，同时提供具有成本效益的解决方案，以缩短工具制造时间。复合材料夹爪使工程师能够在不到 24 小时的时间内对机械臂进行改装，而金属夹爪能够夹持粗糙表面零件而不会出现磨损，这些都证明了 3D 打印的工具在实际应用中的适用性。

  • 实现显著的成本效益和提高效率

制造商采用 3D 打印的工具可实现显著的成本效益，各公司通过这种创新方法能够生产 10% - 50% 的耐用工具。与机加工零件相比，3D 打印零件的平均成本可节省达 80%，这进一步凸显了其经济优势。同样重要的是，这些打印零件的交付周期缩短了 90% 以上，提高了制造流程各个方面的效率。

  • 对提高利润产生积极影响的次要效益

除直接节约成本外，制造商还能获得一些次要效益。例如，提高生产线转换效率、优化设计周期、降低废品率、提高产量以及为操作员带来人体工程学优势等，这些都对企业提高利润产生了一系列积极影响。

使用 Markforged 碳纤维零件，EOAT 还可以提高强重比，从而减轻对零件施加的压力并延长工具的使用寿命。在工厂车间采用 3D 打印工具所带来的综合价值，将对提高企业利润产生显著的积极影响。

在不断发展的工业自动化领域，EOAT 与 3D 打印技术的融合不仅体现了技术进步，而且成为了一种可重塑制造业核心基础的变革力量。请单击此处，探索 EOAT 与 3D 打印技术如何相互融合，重新定义工业机器人和制造业领域的效率、精度和适应性。
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