Una de las tendencias que hemos visto cada vez más a medida que la fabricación aditiva se industrializa, es un mayor enfoque en la fabricación aditiva de gran formato. Aunque, por supuesto, esto puede lograrse con máquinas de gran tamaño, especialmente las que utilizan FDM, los brazos robóticos también ofrecen una serie de ventajas para los usuarios.
Fuente: 3D Natives
Los brazos robóticos no sólo permiten la impresión a gran escala gracias al gran alcance de los brazos, sino también una mayor libertad gracias a sus múltiples ejes, así como el hecho de que las piezas resultantes a menudo no requieren estructuras de soporte. Aunque sólo hay un puñado de fabricantes que crean los brazos robóticos propiamente dichos, éstos han sido adaptados por los fabricantes de impresión 3D tanto para soluciones de AM de polímeros como de metales. En la siguiente lista, sin ningún orden en particular, echamos un vistazo a lo que hay actualmente en el mercado, tanto para los brazos originales como para las soluciones adaptadas.
KUKA
La empresa alemana KUKA es, sin duda, uno de los líderes del mercado de la automatización, ya que ofrece robots que permiten a las industrias de la electrónica, la automoción y la sanidad simplificar sus procesos de fabricación. KUKA desarrolla soluciones que se pueden adaptar a la fabricación aditiva. Por lo tanto, no es sorprendente encontrar la marca KUKA en muchas impresoras 3D robotizadas, ya sea para diseñar piezas de metal, de plástico o incluso de hormigón. Un ejemplo es la gama de brazos robóticos KR QUANTEC, que ofrece máquinas con un alcance de 2.671 a 3.904 mm y una capacidad de carga de 120 a 300 kilos.
El brazo KR QUANTEC fue equipado con una boquilla para la extrusión de hormigón para la empresa Besix3D (créditos de la foto: KUKA)
El grupo ABB
El grupo ABB es una empresa multinacional que produce brazos robóticos, incluidos los utilizados para la impresión en 3D. Su programa RobotStudio® es la herramienta de programación y simulación fuera de línea más popular del mundo para aplicaciones robóticas. Según la empresa, con su solución, los usuarios pueden desbloquear la flexibilidad y elevar la productividad de su negocio al siguiente nivel. Incluso pueden diseñar robots que se adapten a sus propias necesidades, especialmente en la fabricación aditiva. Como verá más abajo en la lista, el robot industrial de seis ejes de ABB es utilizado por Massive Dimension, una empresa que trabaja en el desarrollo sostenible de la industria de la impresión 3D.
Demostración de fabricación aditiva de Massive Dimension y ABB en IMTS 2022. Créditos de la foto: Massive Dimension
Comau y sus brazos robóticos
Comau es una empresa italiana de automatización industrial y robótica. La empresa desarrolla sistemas, productos y servicios compatibles con la Industria 4.0. Su cartera de productos incluye una familia completa de robots, entre ellos soluciones de brazos robóticos. Desde 1978, Comau fabrica estas máquinas con el objetivo de integrar y mejorar las aplicaciones innovadoras en todos los sectores industriales. Hay varios brazos robóticos y se diferencian por su capacidad de carga. Siguen aprovechando la tecnología IoT y la IA para operar de forma autónoma.
CEAD y su brazo robot Comau
CEAD es una empresa holandesa con sede en Delf desarrolladora de impresoras 3D de gran escala. Esta empresa destaca ya que ofrece soluciones basadas en robots que combinan los procesos de impresión y fresado CNC en un solo proceso. Otra solución es la AM Flexbot, una solución basada en robots para la impresión 3D a gran escala. Los controladores de Siemens Sinumerik son los encargados de controlar el brazo de robot Comau, no necesitando así ningún controlador de robot. Este controlador puede controlar 31 ejes al mismo tiempo que se desplaza por su trayectoria. Su AM Flexbot puede ampliarse con otras funciones adicionales como una mesa giratoria, robots adicionales, u otros procesos de producción como fresado CNC. Es la opción perfecta para una solución personalizada con una aplicación específica.
Serie DXR, de Weber Additive
La empresa alemana Weber Additive, dedicada al desarrollo de diferentes tecnologías de manufactura, también cuenta con soluciones de brazo robótico para impresión 3D. El sistema robotizado DXR de Weber cuenta con una extrusora de alta calidad capaz de imprimir en 3D. Dicha extrusora funciona gracias a un robot industrial de 6 ejes que permite su movimiento de manera precisa. Su brazo robótico basado en el fabricante Kuka y sus extrusoras de la serie AE se adaptan a las necesidades de sus clientes para ofrecer los resultados más óptimos. Estos sistemas ofrecen grandes ventajas, como la impresión en 3D con cinemática de 6 ejes, un ángulo variable del cabezal de fabricación o la sobreimpresión en piezas existentes, entre otros. Puedes echar un vistazo a la solución en el vídeo a continuación:
El brazo robótico de Hyperion Robotics
Fundada en 2019 en Helsinki, Hyperion Robotics es una empresa especializada en el sector de la construcción. Utiliza la fabricación aditiva para diseñar estructuras más asequibles, queriendo hacer el mercado más sostenible y sobre todo más automatizado. Para ello, se apoya en robots KUKA en los que monta un extrusor capaz de depositar el material de Hyperion Robotics. Se trata de una mezcla de hormigón especial que utiliza una cantidad reducida de cemento gracias a los componentes de residuos reciclados. También ha desarrollado un software propio que le permite trabajar con cualquier robot. En cuanto a las aplicaciones, la empresa finlandesa ya ha construido elementos decorativos, estructuras que imitan arrecifes de coral e infraestructuras energéticas.
Massive Dimension y sus soluciones de brazos robóticos llave en mano
Massive Dimension, como su nombre indica sin duda, es un fabricante de extrusores 3D de gran formato y de soluciones completas, incluyendo células de impresión robótica llave en mano. En concreto, la empresa se fundó con el objetivo de contribuir a soluciones sostenibles para reducir los residuos en el planeta. Actualmente, las soluciones de Massive Dimension se centran en la impresión 3D de pellets de polímero. Para sus células robóticas, incluyen brazos robóticos industriales de seis ejes de ABB. Cuando se combinan con el software ABB 3D Printing Powerpac, los usuarios tienen acceso a un flujo de trabajo comprensible para la impresión 3D de pellets. La empresa señala que sus brazos robóticos se han adaptado a la medida de la impresión robótica, incluida la impresión de gran formato gracias a un volumen de construcción de 3 pies x 5 pies x 5 pies. Además, estas células también pueden personalizarse aún más para adaptarse a las necesidades individuales de cada usuario.
Orbital Composites
Orbital Composites tiene el objetivo de perturbar la industria de la impresión 3D. Creen que la robótica es la respuesta a las limitaciones a las que se enfrenta el sector, como la escala, la velocidad, la resistencia y el diseño. Su Orbital S, la primera impresora 3D robótica construida a escala industrial, salió al mercado para hacer frente a estos problemas. Este impresionante robot tiene una velocidad máxima de 2 m/s, una carga útil máxima de 10 kg y un alcance máximo de 1,1 m. La plataforma de construcción mide 1m x 1m x 1m, lo que permite crear piezas de uso final relativamente grandes. Además, el usuario puede elegir los materiales. Utiliza el brazo robótico Kuka KR10 R1100. Además, Kuka es socio oficial de la empresa.
Dyze Design y Pulsar
Pulsar es una extrusora de pellets de plástico a gran escala y de alto rendimiento de última generación. Se diseñó con un objetivo en mente: imprimir en 3D grandes piezas de la forma más rápida y barata posible. Pulsar es compatible con los brazos robóticos de impresión 3D y es capaz de producir hasta 500 mm3/s (2,5 kg/h) de material. También puede utilizarse con boquillas grandes de 1,00 mm a 5,00 mm. Por último, Pulsar está preparado para todas las condiciones ambientales. El circuito de refrigeración por agua garantiza que todo el sistema esté a una temperatura constante. Con un escudo térmico adicional, Pulsar puede soportar un entorno de 200°C. Por lo tanto, la máquina es compatible con materiales plásticos como PEEK, Ultem y PSU.
Branch Technologies
Esta empresa combina la fabricación aditiva, la prefabricación y la tecnología digital a gran escala. Gracias a la tecnología patentada con la que cuentan permite al equipo de diseñadores y arquitectos imaginar, componer y finalmente construir aquellas estructuras antes imposibles con los métodos de construcción tradicionales. Un ejemplo de un proyecto que hayan llevado a cabo es en la construcción de un pabellón impreso en 3D en el que han utilizado la tecnología robótica KUKA. La combinación de robots con la impresión 3D ha permitido a los arquitectos y diseñadores de Gould Turnes Group con los que han colaborado no sólo abordar la construcción de la estructura final sino el proceso de diseño de principio a fin. El proceso de impresión 3D aplicado a los robots KUKA es una gran combinación ya que permite la producción de componentes precisos, ligeros y económicos a partir de gran variedad de materiales.
MX3D utiliza brazos robóticos para su proceso WAAM
A estas alturas, si está interesado en la tecnología WAAM, casi seguro que ha oído hablar de MX3D. Esta empresa holandesa causó sensación por su creación de un puente metálico totalmente impreso en 3D que actualmente se encuentra en el centro de Ámsterdam. Esto, entre otras hazañas de impresión 3D en metal a gran escala, les ha convertido en una opción popular en muchos sectores. Y la empresa utiliza brazos robóticos para sus soluciones. En concreto, MX3D utiliza un sistema de robótica industrial ABB de 8 ejes en su sistema de AM metálica M1, lo que permite la creación de piezas metálicas de tamaño medio y grande. Para facilitar el proceso, la empresa también ofrece MetalXL, un software que controla sus sistemas basados en WAAM, garantizando que la pieza se fabrique según lo previsto, controlando todo, desde el diseño hasta la supervisión durante la impresión real.
Composites continuos
Composites Continuous ha sido seleccionada recientemente por la NASA para producir estructuras de materiales compuestos de isogrid abierta con bajo coeficiente de expansión térmica (CTE) para aplicaciones espaciales, utilizando su tecnología patentada de impresión 3D de fibra continua (CF3D). Esta impresora combina materiales compuestos de alto rendimiento con resinas termoestables de curado rápido. Dicen que esto demostrará la capacidad de la impresora para producir una impresión de alta calidad y consistente, con excelente exactitud y precisión. La impresora es configurable y escalable, por lo que puede aplicarse a proyectos de diversas dimensiones. Recurrieron a Comau para sus necesidades de brazo robótico.