关于自动化的增材制造生产技术要素，3D科学谷《透过AM-Flow洞悉全自动化的增材制造生产线的关键要素》一文中分享到除了硬件层面的高度衔接，全自动化的增材制造生产线需要实现三大目标：在线质量控制、高速质量评估、高精度分辨率。而对于金属3D打印工艺来说，当前的后处理工作通常由人工来进行，大大的限制了增材制造自动化的实现水平。本期，结合 Rivelin Robotics的自动化后处理解决方案，3D科学谷与谷友来共同洞悉增材制造生产线如何实现自动化的后处理过程。
自动化去支撑
© Rivelin
突破“仅仅足够好”
随着增材制造越来越多地被用作生产技术而不是原型制作技术，从许多不同的角度受到了越来越多的挑战。当用作原型制作技术时，在公差、表面光洁度或机械性能方面达到一定的“足够好”的水平就可以了。然而，当用于生产最终用途零件时，仅仅“足够好”还不够好，需要看到增材制造不仅高效、准确，而且作为一种生产方式还具有可重复性、可靠性和成本效益。
根据ACAM亚琛增材制造中心，长久以来，增材制造受制于高成本、高材料价格、高手动工作量、低生产效率、设备之间沟通不畅、端到端的质量保证缺乏一致性等等问题，这些制约因素导致增材制造很难进入到汽车的产业化全自动生产线的形态。
© 3D科学谷白皮书
今天，人们非常关注 AM-增材制造零件和组件的后处理。当前后处理不仅成本高昂，在某些情况下占每个零件单位成本的 30% 以上，而且在许多情况下涉及人工操作，这会导致零件之间的质量不一致，这既费钱又费力，在某些情况下还很危险 。
根据3D科学谷的市场观察，寻找自动化后处理解决方案的工作正在进行中，这对于整个行业大规模采用金属增材制造至关重要，这也是Rivelin Robotics这样的企业存在的原因。Rivelin专注于支撑去除和精加工的自动化，以满足关键任务行业的标准，包括但不限于支撑去除、抛光、基台分离和粉末去除。
对于支撑去除和有针对性的精加工，Rivelin 开发了NetShape Robots，这是一个封闭的微型工厂，结合了工业机器人自动化技术，配备了一系列工具、先进的传感器和流程以确保灵活性，通过NetShape 控制软件驱动，使用机器学习和传统的控制方式来优化支撑去除，提高精加工的质量和质量可重复性。
其结果是一个自动化的支撑移除解决方案，可将缺陷减少 90%，从而使运营成本降低 10 倍，并消除人为风险和可变性。
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支撑去除
增材制造 (AM) 需要支撑结构来防止悬垂几何形状的下垂和变形。去除支撑是增材制造后处理中劳动最密集的部分，通常占总零件成本的 25% 以上。
去除支撑是一项技术性强、有时危险且总是令人不愉快的手动任务，并且会导致零件之间的差异，有时还会损害最终使用功能，导致与设计意图相分歧的不准确性。
根据3D科学谷的市场观察，Rivelin通过NetShape机器人以及NetShape 控制器和软件，这是气动和机电工具的组合，可以去除各种金属材料中的支撑。
Rivelin 的Netshape 机器人使用特定于磨削的力控制算法和“扫描与计划”系统来适应夹具和零件的可变性。其自动校准系统使工程师和技术人员能够利用他们现有的知识水平开始生产运行。
精加工和抛光
3D打印-增材制造的组件通常表现出高表面粗糙度和可见层。局部抛光通常由手工或在刚性机床中完成，这两种方法都很昂贵，人工抛光由于工人的不同而不同，导致生产中出现不可接受的质量不一致性。
根据3D科学谷的市场观察，Rivelin的金属加工工具用于对各种金属材料进行精加工、修整、打磨和抛光。通过NetShape 机器人使用3D视觉系统和动态规划功能来适应表面特征的可变性。其力控制系统对加工力作出反应并跟踪所需的抛光压力以实现一致的表面光洁度，并且通过非接触式刀具磨损监控可保持稳定的过程。
基台分离
电火花线切割经常用于分离基台与零件，然而EDM并非是唯一的解决方案。根据3D科学谷的市场观察，Rivelin 的臂端工具可以去除各种材料的板材和平台，同时通过3D视觉系统和动态规划功能适应翘曲和可变性。Rivelin的磨削专用力控制系统用于稳定非线性加工力。此外，其自主编程使之前没有机器人技术经验的工程师和技术人员能够快速创建机器人轨迹和操作方案。
除粉
在增材制造部件的孔和内部通道中可以找到未烧结和半烧结粉末。如果留下，残留的粉末会造成严重后果，并可能损害零件的功能。手动去除粉末的工作是麻烦且危险的，管理起来可能代价高昂。
根据3D科学谷的市场观察，Rivelin 使用气动和机电工具的组合来释放结块、半烧结和未烧结的粉末。Rivelin的 NetShape 机器人使用 3D 视觉系统和动态规划功能来适应孔、角和通道的条件和位置的变化。Rivelin的自动校准系统使工程师和技术人员能够利用他们现有的知识水平和直觉快速设置并开始生产运行。
金属3D打印残留的粉末处于复杂的几何路径中,并且路径尺寸狭小,常规工艺很难清理干净。国内方面，浙江拓博研发了一系列的解决方案用于在安全区域清理3D打印工件中的残留粉末。
当然，全自动生产线的内涵很丰富，在这方面，国际上的成功案例可以参考宝马IDAM项目的汽车零件自动化3D打印制造产线。
这其中，为了能够以最佳方式使用全自动生产线，RWTH亚琛工业大学数字化生产制造学院DAP开发了用于自动优化组件方向的软件模块。对要打印的组件的制造效率、持续时间和质量控制起着重要作用。此外，通过开发基于人工智能的算法，现场过程监控和数据评估得到了改进。
知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。
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