고품질 로봇 증분 성형을 달성하기 위한 5단계

로봇 증분 성형은 소규모 배치 시트 성형에 비용 효율적입니다. 이 사례 연구는 한 팀이 RoboDK로 어떻게 품질을 달성했는지 보여줍니다.

Mario Guillo와 그의 팀은 산업 연구를 전문으로 하는 프랑스 Maupertuis 연구소의 연구원입니다.

팀은 기존의 판금 성형 방법에 몇 가지 문제가 있음을 발견하고 이러한 문제를 해결하기로 결정했습니다.

소량 배치 시트 성형에 비용이 많이 드는 이유

판금 성형은 숫자 게임입니다. 많은 수의 동일한 부품을 제조하는 경우 비용과 시간은 일반적으로 균일합니다. 하지만 부품을 한두 개만 만들면 금세 비경제적이 됩니다.

딥 드로잉은 시트 형성의 가장 일반적인 방법 중 하나입니다. 여기에는 다이를 설계하고 제조한 다음 다이 위에 각 재료 시트를 천천히 "늘어"내는 작업이 포함됩니다. 부품을 몇 개만 만들면 금형 비용이 성형 비용보다 훨씬 큽니다.

전통적으로 대부분의 제조업체가 이 문제를 처리하는 방식은 그냥 받아들이는 것이었습니다. "글쎄, 그게 인생이야"라고 당신은 말합니다. 당신은 손가락을 교차하고 우리의 나머지 가공 작업이 이 비효율적인 프로세스의 균형을 맞추기를 바랍니다. 또는 품질이 중요하지 않은 경우 시트를 손으로 성형할 수도 있습니다.

Mario와 그의 팀은 이렇게 될 필요가 없다고 결정했습니다. 소량 생산에 경제적인 고품질 제품을 성형하는 방법이 있습니다. 바로 증분 성형입니다.

이 사례 연구에서는 Mario와 그의 팀이 RoboDK를 사용하여 로봇 증분 성형으로 고품질 제품을 경제적으로 제작한 방법을 보여줍니다.

로봇 증분 성형이란 무엇입니까?

증분 성형(증분 시트 성형이라고도 함)은 시트 재료를 약간 변형하는 딥 드로잉의 대안입니다. 조금씩, 층별로. 이런 식으로 3D 프린팅이나 CNC 가공과 약간 비슷합니다. 각 레이어에 재료를 추가하거나 제거하는 대신 시트 재료가 각 레이어와 함께 매우 약간 구부러집니다.

1990년대부터 수정된 CNC 기계를 사용하여 증분 성형이 이루어졌습니다. CNC 도구는 각 레이어의 시트 재료에 원하는 모양을 그리는 단일 포인트 구로 대체됩니다. 마찰의 영향을 줄이기 위해 윤활제가 사용됩니다.

수정된 CNC 기계는 좋은 솔루션이지만 문제가 있습니다. 큰 부품의 경우 비용이 많이 듭니다. 이는 일반적인 응용 프로그램인 프로토타이핑을 위해 증분 성형을 사용하려는 회사에서 실행 불가능하게 만들 수 있습니다.

로봇 증분 성형은 산업용 로봇을 사용하여 도구를 고정함으로써 이 문제를 극복합니다. 이전 게시물에서 소개한 로봇 가공과 유사점을 공유합니다.

CNC 기계와 달리 로봇은 부품 크기를 제한하지 않습니다. 결과적으로 Mario의 팀은 로봇 증분 성형이 두개골 임플란트, 보철물 및 자동차 패널을 포함하여 대형 시트 성형이 필요한 광범위한 응용 분야에 사용될 수 있다고 생각합니다.

품질 로봇 증분 성형을 달성하기 위한 5단계

로봇 증분 성형은 놀라울 정도로 쉽습니다... 그러나 올바른 단계를 따르는 경우에만 가능합니다. 팀은 로봇 증분 성형으로 고품질 제품을 달성하기 위해 다음 5단계(연구 논문에 설명됨)를 사용했습니다.

1. 3D 모델 구축

거의 모든 제품은 CAD(Computer Aided Design) 패키지로 설계되므로 이 단계는 간단해야 합니다. 제작할 모양을 정의하고 3D 모델을 만들어야 합니다.

2. 궤적 생성

그런 다음 CNC 궤적을 생성해야 합니다. 이것은 많은 CAM(Computer Aided Manufacturing) 패키지에서 수행할 수 있습니다. 동일한 소프트웨어에서 모델과 궤적을 생성할 수도 있습니다. 그러나 CAD/CAM 소프트웨어에 이 기능이 없으면 CamBam, MeshCAM 또는 FreeMILL과 같은 저렴한 CAM 프로그램이 좋은 옵션이 될 수 있습니다.

팀은 CNC 모델 및 궤적을 설계하고 구축하기 위한 비용 효율적인 도구인 CamBam CNC 소프트웨어를 사용했습니다.

이 단계에서 각 레이어의 깊이와 레이어링 전략을 결정해야 합니다. 팀은 간단한 부품에 대한 두 가지 일반적인 전략이 있다고 설명했습니다.

1. Z 레이어 전략 — 이 간단한 전략에는 각 레이어의 시작 부분에 들여쓰기를 사용하여 각 레이어를 별도로 그리는 것이 포함됩니다.
2. 나선형 전략 — 이 약간 더 복잡한 전략에는 양식의 상단에서 하단으로 나선형으로 이어지는 연속선을 그리는 것이 포함됩니다. 이렇게 하면 더 부드러운 조각이 생성되고 로봇에 더 낮은 힘이 가해집니다.

3. G 코드 생성

궤적이 확보되면 다음 단계는 CNC 기계가 이해할 수 있는 명령으로 변환합니다. 가장 일반적인 옵션은 G-Code이지만 APT-CLS 또는 NCI를 사용할 수도 있습니다.

기존의 CNC 기반 증분 성형에서는 생산 전 마지막 단계가 됩니다. 그러나 우리가 로봇을 사용함에 따라 매우 중요한 또 다른 단계가 있습니다.

4. G 코드를 로봇 명령으로 변환

증분 성형에 로봇을 사용하려면, 로봇이 이해할 수 있는 명령으로 G 코드를 변환해야 합니다. 그러나 로봇 제조업체마다 고유한 프로그래밍 언어가 있습니다. 일부 제조업체에는 전문 CNC 소프트웨어 애드온이 있지만 비용이 매우 많이 들고 해당 브랜드의 로봇에서만 작동하는 경우가 많습니다.

Mario와 그의 팀은 RoboDK가 표준으로 포함된 RoboDK를 사용하기로 결정했습니다. 사용이 매우 간편하고 시중에 나와 있는 다른 옵션보다 비용 효율적입니다. G-Code 파일을 소프트웨어에 로드하기만 하면 로봇 경로가 자동으로 생성되어 로봇 오류가 발생하지 않습니다.

5. 로봇에 프로그램 전송

마지막 단계는 프로그램을 로봇으로 전송하고 증분 성형 프로세스를 시작하는 것입니다. 이전 단계가 모두 잘 진행되었다면 매우 간단합니다. 그러나 명심해야 할 두 가지 사항이 있습니다.

• 고강성 로봇 선택 — 로봇은 CNC 기계보다 강성이 낮습니다. 이로 인해 기계 작업에서 발생할 수 있는 매우 높은 힘이 가해질 때 공구가 휘게 될 수 있습니다. 팀은 작업에 충분한 강성을 갖도록 고하중 로봇(500kg 이상의 탑재하중)을 사용했습니다.
• 불필요하게 두꺼운 재료 피하기 — 두꺼운 재료는 강성이 낮기 때문에 로봇으로 형성하기 어렵습니다. 제품에 필요한 재료 두께만 선택하고 도구가 휘기 시작하면 더 얇은 재료를 사용할 준비를 하십시오.

프로그램을 처음 실행할 때 로봇 도구에 가해지는 과도한 힘으로 인해 발생할 수 있는 도구 편차에 주의하십시오.

다음은 팀 프로젝트의 비디오입니다.

이 작업은 Halcyon 공연의 협력으로 Institut Maupertius에서 수행했습니다.