로봇 팔과 갠트리 시스템:크기와 설치 공간에 가장 적합한 3D 프린팅 아키텍처 선택

3D 프린터 분야에는 단순한 구분이 있습니다. 기존 시장은 대부분 슬라이드 레일과 드라이브가 내장된 프레임이나 갠트리에 내장된 모션 시스템 내에서 운반되는 기계로 구성됩니다. 갠트리 기계들입니다. 반면, 업계의 대부분은 자립형 로봇 팔을 기반으로 하는 대규모 기계를 선호하는데, 이는 기계의 작은 설치 공간을 유지하면서 잠재적인 빌드 크기를 늘리는 것입니다.

로봇 팔 3D 프린팅의 이점은 갠트리의 견고한 경계 내에 국한되지 않고 팔의 도달 범위에 따라 빌드 볼륨이 정의되는 대규모 빌드에서만 실제로 나타납니다. 이 기사에서는 3D 프린팅을 위한 로봇 팔과 갠트리 시스템의 차이점을 자세히 살펴보겠습니다.

3D 프린팅을 위한 로봇 팔이란 무엇인가요?

3D 프린팅용 로봇 팔은 일반적인 X-Y-Z 직각 접근 방식과 크게 다른 기계적 팔입니다. 이러한 팔은 장치가 더 넓은 범위의 방향과 방향으로 움직일 수 있기 때문에 유익할 수 있습니다. 따라서 이 접근 방식을 사용하면 더 많은 자유도를 사용하여 3D 개체를 쉽게 인쇄할 수 있습니다. 자세한 내용은 3D 프린터 로봇 팔 가이드를 참조하세요.

그림 1은 로봇 팔 3D 프린터의 예입니다.

로봇팔 3D 프린팅은 작은 부품을 만드는 데 일반적으로 사용되지 않습니다. 직교 기계를 보다 실용적으로 만드는 소규모 규모의 어려움이 있습니다. 로봇 팔은 특히 규모가 작은 경우 갠트리 기반 팔보다 비용이 더 많이 드는 경향이 있습니다. 

일반적으로 자동차 및 항공우주 부문에서 대형 부품을 프린팅하기 위해 로봇 팔에는 3D 프린팅 압출기 프린트 헤드(FDM/FFF/FGF) 또는 레이저/TIG 용접 헤드가 장착됩니다. 

이 두 가지 모두 재료를 침전시켜 최종 물체를 만들 수 있습니다. 암은 압출기를 정확한 패턴으로 움직여 물체가 완성될 때까지 재료를 증착하도록 프로그래밍되어 있습니다. 그러나 이와 같은 암 설정은 레이어링을 보다 복잡한 구조로 변경하는 압출 기반 프로세스에서 작동할 수 있습니다. 이는 추가 자유도를 통해 팔이 더 복잡한 방식(예:비평면 인쇄)으로 인쇄 프로세스에 접근할 수 있기 때문입니다.

로봇 팔 3D 프린팅은 직교 기계로는 만들기 어렵거나 불가능한 복잡한 기하학적 구조를 가진 대형 물체와 부품을 프린팅하는 데 사용할 수 있습니다.

로봇 팔로 인쇄할 수 있는 프로젝트는 무엇인가요?

로봇 팔 3D 프린팅은 직교 기계가 달성할 수 없는 유연성을 추가합니다. 인쇄할 수 있는 내용의 몇 가지 예는 다음과 같습니다.

1. 일반적인 3D 프린터에 비해 너무 큰 대형 물체. 예를 들면 대형 자동차 부품, 실물 크기 가구, 건축 부품, 건물 전체 등이 있습니다.
2. 압출기를 교환함으로써 로봇 팔 프린터는 다양한 재료, 다양한 색상 또는 첨가제를 사용할 수 있습니다.
3. 장치의 강성과 품질에 따라 로봇 팔 프린터의 움직임은 매우 정확할 수 있습니다. 이는 크거나 복잡한 설계를 실행하는 동안 높은 정밀도를 유지합니다.
4. 움직임의 자유도가 더 높기 때문에 특이한 모양과 방향으로 인쇄하는 것이 더 쉽습니다. 이를 통해 곡면에 직접 인쇄(비평면 인쇄)하거나 빌드 아래쪽에 인쇄할 수 있습니다.
5. 암이 재료 통과를 끊고 장애물의 반대쪽에서 계속될 수 있으므로 복잡한 형상을 사용한 3D 프린팅이 가능합니다. 이를 통해 직교 3D 프린팅 기술로는 종종 달성할 수 없는 연동 개체의 프린팅이 가능해졌습니다.

로봇 3D 프린팅의 기능은 팔의 크기와 강성, 동작의 정확성과 반복성에 의해서만 제한되며 프린팅되는 물체의 복잡성에 의해서는 제한되지 않습니다.

3D 프린팅에서 로봇 팔의 장점은 무엇입니까?

갠트리/직교 기계에 비해 로봇 팔 3D 프린팅이 갖는 다양한 장점은 다음과 같이 중요한 것으로 간주됩니다.

1. 인쇄 영역/볼륨: 이 접근 방식을 사용하면 상대적으로 작은 기계로 매우 큰 인쇄물을 인쇄할 수 있으며 도달 범위에 의해서만 제한됩니다.
2. 크기: 더 작은 장치에서는 더 큰 인쇄물을 제공할 수 있습니다.
3. 비용/크기: 로봇 팔은 저렴하지는 않지만 성능이 떨어지는 초대형 직교 프린터와 경쟁할 수 있습니다. 
4. 부품의 기하학적 구조: 로봇 팔은 빌드에 대한 다축 액세스로 인해 빌드 형상에 대한 제한이 훨씬 적습니다.
5. 이방성 제어: 엄격한 단축 레이어링이 필요하지 않으므로 빌드의 "입자"를 지역별로 선택할 수 있습니다. 이를 통해 인쇄물의 전반적인 견고성을 높이기 위해 부품 강도를 다양하게 지정할 수 있습니다.

3D 프린팅용 로봇 팔의 단점은 무엇입니까?

로봇 팔 3D 프린팅은 직교 프린팅 방법에 비해 장점이 있지만 다음과 같은 단점도 있습니다.

1. 로봇 3D 프린팅을 설정하는 데는 비용이 많이 들며 소규모 기업이나 개인에게는 비용이 너무 많이 듭니다.
2. 로봇 3D 프린팅은 프린팅 작업 생성/실행 및 초기 하드웨어 설정 측면에서 직교/갠트리 프린터에 비해 상당히 높은 수준의 기술 전문 지식이 필요합니다.
3. 로봇은 본질적으로 보호되지 않으며 구경꾼에게 쉽게 부상을 입힐 수 있습니다. 장벽과 침입 센서를 사용해야 합니다.
4. 모든 기계와 마찬가지로 로봇 팔도 정기적인 유지 관리와 가끔 수리가 필요합니다. 이는 직교/갠트리 3D 프린터보다 훨씬 더 많은 비용과 시간이 소요될 수 있습니다.

로봇 팔에는 6개의 축이 있나요?

예, 로봇 3D 프린터에는 대개 6개의 축이 있지만 많은 로봇 팔에는 자유도가 더 낮습니다. 6축 로봇 팔에는 6개의 이동 축이 있습니다. 즉, 3개의 회전 축(롤, 피치, 요)과 3개의 병진 축(상하, 왼쪽-오른쪽, 전-후)이 있습니다. 6축 이동성은 3D 프린팅에 사용되는 산업용 로봇 팔의 표준입니다. 일부 로봇 3D 프린터는 용도에 따라 축이 6개 이상(또는 그 이하)일 수 있습니다.

3D 프린팅을 위한 갠트리 시스템이란 무엇인가요?

3D 프린팅용 갠트리 시스템은 프린트 헤드/압출기를 지지하고 이동 및 프린팅하는 동안 동작을 안내하는 빔과 슬라이드 레일로 구성된 구조입니다. 중요한 기능은 강성과 정밀도이며, 빌드 내에서 인쇄 적용 지점을 정확하게 배치합니다. 갠트리 시스템을 사용하면 델타 또는 데카르트 프린터보다 빌드 높이(따라서 볼륨)가 더 커집니다. 갠트리 시스템은 일반적으로 대부분의 3D 프린팅 기술에 적용 가능합니다. 인쇄 깊이를 허용하는 Z축 메커니즘은 Z축 메커니즘을 운반하는 갠트리의 움직임의 결과이거나 별도 메커니즘의 빌드 테이블 움직임의 결과입니다.

갠트리 시스템은 본질적인 강성과 큰 제작 용적 잠재력으로 인해 산업/전문 기계와 가정/취미 기계 모두에 널리 퍼져 있습니다. 그림 2는 3D 프린팅을 위한 갠트리 시스템의 예입니다.

로봇 팔과 갠트리 시스템에 관해 자주 묻는 질문

3D 프린팅용 갠트리 시스템에 비해 로봇 팔의 주요 장점은 무엇입니까?

3D 프린팅용 갠트리 시스템에 비해 로봇 팔의 주요 장점은 대형 인쇄물에서 도달 거리가 길고 제작량이 크다는 점입니다. 대형 직교 갠트리 프린터를 건축 현장으로 옮기려면 일반적으로 운반을 위해 분해해야 하므로 현장 설정이 매우 어렵습니다. 로봇 팔은 적당한 크기로 축소되어 원하는 제작 위치에 쉽게 배치될 수 있습니다.

3D 프린팅용 로봇 팔에 비해 갠트리 시스템의 주요 장점은 무엇입니까?

갠트리 기반 3D 프린터는 로봇 팔 기반 기계보다 구매, 운영, 유지 관리 비용이 저렴합니다.

건축에 사용되는 3D 프린터 유형은 무엇입니까?

갠트리 및 로봇 암 3D 프린터 유형은 크기와 같은 다양한 요소에 따라 건물 건설에 사용됩니다. 현장 조립(Build-in-place)은 로봇 암 프린터에 의해 더 일반적으로 수행되는 반면, 고정된 장소에서 부품 제조는 갠트리 기반 기계를 사용하여 더 실용적입니다.

금속 프린팅에 사용되는 3D 프린터 유형은 무엇인가요?

대부분의 금속 3D 프린터(특히 Powder Bed Fusion 기반 프린터)는 회전하는 레이저와 거울을 사용하여 레이저를 침대로 향하게 합니다. 로봇식 시스템도 아니고 갠트리 기반 시스템도 아닙니다. 일반적으로 불활성 가스가 있는 통제된 환경에서 작동하며 소형 부품에 더 적합합니다.

그러나 특정 금속 인쇄 기술, 특히 더 큰 부품을 만드는 데 사용되는 기술에서는 로봇 팔을 사용할 수 있습니다. WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 시스템에는 로봇 팔에 아크 용접기가 장착되는 경우가 많습니다.

대형 기계에서 로봇 팔 기반 인쇄가 갖는 장점은 실용적이기는 하지만 일반적이지는 않은 옵션으로 시장에서(따라서 기계 제조업체도) 점점 더 많은 관심을 보이고 있습니다.

이 3D 프린터에는 유지 관리가 필요합니까?

예, 모든 3D 프린터는 신뢰할 수 있는 정밀도를 제공하기 위해 광범위한 정기 유지 관리가 필요합니다. 어떤 면에서 3D 로봇 팔 프린터는 정기적인 유지 관리가 덜 필요하지만 유지 관리는 훨씬 더 복잡하고 수행 비용이 많이 듭니다.

이 3D 프린터는 인쇄 가능 영역이 제한되어 있나요?

대부분의 3D 프린터는 이동성(CyBe RT 콘크리트 3D 프린터 등)이나 컨베이어 벨트 형태의 '무한' 축이 없는 한 제작 가능 영역에 제한이 있습니다.

이 3D 프린터는 오래 지속될 수 있나요?

그렇습니다. 유지 관리가 철저하고 정기적이며 필요한 부품이 남아 있으면 3D 프린터는 오래 지속될 수 있습니다. 이 기계는 비용 효율성이 뛰어난 한 계속 작동합니다. 이 분야에서는 기계의 성능이 뛰어나거나 새로운 개발로 인해 인쇄 비용이 저하됨에 따라 노후화 현상이 빠르게 발생합니다. 따라서 기계의 상업적 생존 가능성이 기계의 지속적인 운영을 결정하는 요소가 될 가능성이 높습니다.

딘 맥클레먼츠

Dean McClements는 기계공학 학사 우등 졸업생으로 제조 업계에서 20년 이상의 경력을 보유하고 있습니다. 그의 전문적인 경력에는 Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace 및 Hyster-Yale과 같은 선두 기업에서 중요한 역할이 포함되며, 그곳에서 그는 엔지니어링 프로세스 및 혁신에 대한 깊은 이해를 발전시켰습니다.

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