Le spécialiste de l’impression 3D MX3D a travaillé avec une technologie AM en métal pour créer de grands objets, tels que des vélos et des ponts, à l’aide de robots. Aujourd’hui, la startup néerlandaise s’est associée à la société technologique mondiale Altair pour imprimer un bras de robot industriel optimisé pour un robot ABB en acier inoxydable à l’aide d’une version avancée de sa technologie de fabrication additive par arc filaire (WAAM).

L’objectif du projet, qui montre comment l’utilisation d’un jumeau numérique et la personnalisation de la conception générative peuvent aider à «augmenter la productivité pour des applications robotiques sur mesure», était de mettre en évidence comment l’impression 3D métal à grande échelle pourrait être utilisée pour personnaliser et optimiser un bras robotique pour exigences opérationnelles spécifiques.

De plus, les partenaires ont voulu montrer qu’il était possible de fabriquer des pièces détachées pour des équipements sur mesure, réduisant les délais de livraison; une bénédiction pour les vendeurs et les fabricants de matériel qui veulent garder les choses à l’intérieur.

«Nous suscitons beaucoup d’intérêt de la part des entreprises pour l’impression de grandes pièces d’équipement lourd. Ceci est soit à des fins de R&D, de production à faible volume ou dans le cas où une pièce critique tombe en panne de manière inattendue et doit être remplacée rapidement. La MX3D est capable d’imprimer ces pièces de manière fiable et rapide grâce à la technologie WAAM. De plus, l’analyse de rentabilisation est encore améliorée si une conception optimisée de la pièce est imprimée », a déclaré Thomas Van Glabeke, chef de projet technique chez MX3D. «Le logiciel d’Altair permet ces optimisations via la personnalisation générative de la conception. Pour le bras du robot que nous avons imprimé, plus de la moitié du poids d’origine a été éliminé grâce à l’optimisation prenant en compte les contraintes d’impression. Une super entreprise! « 

Les ingénieurs d’Altair ont utilisé la personnalisation de la conception générative pour proposer la forme la plus efficace pour le bras robotique imprimé en 3D, ce qui l’aiderait à fournir une productivité accrue et d’excellentes performances d’exploitation. La conception générative a également été utilisée pour développer de nouvelles conceptions qui, comme indiqué dans le communiqué de presse de MX3D, sont appelées «efficacités géométriques dérivées du concept de topologie». Ces conceptions ont ensuite été comparées et validées en fonction des capacités de fabrication et des performances.

Le processus Digital Twin Design a été utilisé pour aider à optimiser le bras du robot en acier inoxydable afin de gérer une plus grande précision et des vitesses de construction en plus d’une énergie cinétique plus faible. Le processus a utilisé la simulation du mouvement cinématique des joints pour compléter l’identification des exigences de performance.

«Nous sommes ravis de nous associer à MX3D et sommes fiers de contribuer à sa vision du développement de la robotique sur mesure. Le défi de cette vitrine était particulièrement passionnant car notre équipe Altair a soutenu la refonte de l’adaptation du robot dès les premières étapes et a aidé à identifier les exigences pour des conditions de fonctionnement optimales avec un jumeau numérique représentant l’ensemble du système », a déclaré James Dagg, CTO, modélisation et visualisation , chez Altair Engineering. « Nous sommes impatients de voir le projet progresser car nos efforts contribuent à augmenter la productivité de MX3D. »

La technologie WAAM de MX3D utilise un traitement de géométrie avancé, ce qui signifie que des géométries organiques complexes peuvent en fait être imprimées en 3D verticalement. Pour garantir une efficacité maximale pour construire la pièce, le processus utilise également des algorithmes intelligents pour trouver la meilleure direction d’outil et la meilleure stratégie d’impression pour chaque fonction de géométrie. Le bras du robot d’origine pesait 150 kg, mais grâce au travail acharné de tous les partenaires, celui imprimé en 3D ne pèse que 73 kg – une réduction impressionnante du poids du matériau de plus de 50%. De plus, si l’impression 3D se poursuit 24 heures sur 24, la pièce peut être achevée en seulement quatre jours, ne nécessitant qu’une fraiseuse à 3 axes pour compléter le bras robotique.

Mirko Bromberger, Jaideep Bangal, Tony Gray et Michael Wawrzinek d’Altair étaient responsables de la conception et de l’ingénierie du projet, tandis que van Glabeke, Richard van Dam, Cas Nieuwland et Max Peek se sont occupés de la pièce d’impression 3D dans l’équation. Martin van der Have et Gino Seesing d’ABB – l’un des plus grands fournisseurs de robots industriels et de logiciels, d’équipements et de solutions d’application complètes pour robots – étaient responsables de l’aspect robot du projet.

«ABB Robotics est fier de supporter MX3D et nous sommes heureux de soutenir cette cause commerciale», a déclaré van der Have, directeur des ventes et du marketing pour ABB Robotics dans la région du Benelux. «Nous pensons que les nouvelles technologies telles que la fabrication rapide ajouteront de nouvelles opportunités sur le marché des robots industriels. Il peut s’agir de pièces de rechange, de plaques de recouvrement, de pièces de construction pour d’autres pièces uniques nécessaires pour compléter la construction mécanique d’un robot de production. Écrivons l’avenir de la robotique. Ensemble. »

De nombreux nouveaux marchés, comme les industries des équipements industriels lourds, commencent à adopter les robots industriels. L’utilisation de la technologie WAAM pour construire un bras de robot à grande échelle est un excellent exemple de la façon dont les robots industriels peuvent vraiment profiter à ce secteur particulier. Maintenant que le bras du robot a été imprimé en 3D, ABB, Altair et MX3D prévoient d’assembler à nouveau le robot complet.

En parlant de MX3D, la société a récemment publié MetalXL, une version de base de son logiciel qui aide les utilisateurs à imprimer en 3D de gros objets métalliques en interne. De plus en plus d’utilisateurs testent actuellement MetalXL Beta 01 pour MX3D, et davantage de clients ont la possibilité d’essayer une version bêta avancée au premier trimestre 2020. Le logiciel bêta de MetalXL sera officiellement lancé par MX3D à formnext cette semaine – en savoir plus sur le stand A58 dans le Hall 11. Vous pouvez également visiter Altair sur formnext – Stand E11, Hall 11.1 – pour en savoir plus sur ses logiciels et autres solutions.

[Image credits: Merlin Moritz and Thomas Van Glabeke]

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