位于德國亞琛的Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫激光研究所近日通過 LPBF 金屬3D打印工藝（基于粉末床的激光熔化制造工藝），與亞琛工業(yè)大學(xué)數(shù)字增材生產(chǎn)學(xué)院(RWTH DAP)合作開發(fā)并制造了一種新型精密機(jī)械手，夾持臂比其前身更輕，但足夠穩(wěn)定，能夠以超精確的精度安裝和調(diào)整更重的激光光學(xué)器件。

夾臂由靜止部分和運(yùn)動部分組成夾臂 – 用于高精度調(diào)整空間組件的中心工具

©亞琛弗勞恩霍夫激光研究所（Fraunhofer ILT)

實現(xiàn)精密制造

弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所 ILT 在精密制造方面不斷探索，近年來，在亞琛的弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所 ILT 開發(fā)和組裝了用于太空作業(yè)環(huán)境的激光系統(tǒng)。

 用于太空作業(yè)環(huán)境的激光系統(tǒng)

振動測試和氣候模擬實驗室 – 這些是在開發(fā)用于空間環(huán)境中使用的激光3D打印系統(tǒng)的典型過程與環(huán)境。盡管負(fù)載很高，但系統(tǒng)必須保持調(diào)整到微米，以便能夠在太空中安全工作。

在亞琛的弗勞恩霍夫 ILT，此類激光系統(tǒng)的組裝技術(shù)在過去幾年中得到了發(fā)展和不斷改進(jìn)。Fraunhofer ILT 的專家與 DLR、Airbus Defense and Space、Tesat Spacecom 和 ESA 等合作伙伴合作，構(gòu)建復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)。

 使用 Kuka 機(jī)器人進(jìn)行混合增材制造

通過現(xiàn)代技術(shù)設(shè)置這些光學(xué)系統(tǒng)：所有必要的調(diào)整步驟都是通過手動引導(dǎo)機(jī)器人使用拾取和對齊過程執(zhí)行的。

夾臂是一個中心工具，它位于六腳架上，以微米精度將組件定位在光學(xué)結(jié)構(gòu)中。在那里它們被調(diào)整到幾微米并通過焊接固定，夾臂的結(jié)構(gòu)對裝配精度具有決定性意義，同時也規(guī)定了光學(xué)元件的最大重量。

 采用仿生力學(xué)設(shè)計和增材制造方法，可提供更大的承載能力

為了進(jìn)一步提高裝配技術(shù)的性能，F(xiàn)raunhofer ILT 開發(fā)了一種全新的夾持臂。完成后，亞琛工業(yè)大學(xué)數(shù)字增材生產(chǎn)學(xué)院RWTH DAP 的研究人員還設(shè)計了仿生力學(xué)結(jié)構(gòu)，以便在降低自重的情況下增加其有效載荷。

 增材制造中的人工智能

拓?fù)鋬?yōu)化的夾持臂最終通過 LPBF 金屬3D打印工藝（基于粉末床的激光熔化制造工藝）制造，由于經(jīng)過特殊的后處理，夾持臂達(dá)到了 ISO5 潔凈室等級。這是一個絕對的新奇突破 – 此前普遍認(rèn)為增材制造帶來的零部件上的殘留粉末將阻止其在此類精密工具中的應(yīng)用。

新的夾臂分為靜止部分和運(yùn)動部分兩部分。所需介質(zhì)的供應(yīng)線集成到夾持臂中，以最大限度地減少污染，這其中增材制造中的人工智能發(fā)揮了微妙的作用。

 為了未來的使命

這種精密工具可以移動比以前使用的工具重得多的部件，同時可以實現(xiàn)更穩(wěn)定的調(diào)整。借助這項技術(shù)Fraunhofer ILT正在為開辟一條新道路。開發(fā)過程中不是首先設(shè)計然后檢查組件是否具有所需的特性，而是針對負(fù)載場景優(yōu)化了組件幾何形狀，這對于加快設(shè)計開發(fā)過程具有更加確切性的價值。

新型夾具用于 Fulas 的航空航天項目中，F(xiàn)ulas 是一家總部位于亞琛的公司，這家公司為在航空航天項目中設(shè)置激光系統(tǒng)而開發(fā)通用技術(shù)平臺。Fraunhofer ILT將整個開發(fā)過程中的經(jīng)驗融入到新夾具的生產(chǎn)中，這對于其他領(lǐng)域的應(yīng)用具有借鑒價值。

     根據(jù)ACAM亞琛增材制造中心在2021年formnext深圳展會上關(guān)于《增材制造技術(shù)“深潛”-前沿發(fā)展趨勢》的分享，3D打印-增材制造的發(fā)展趨勢朝向多維度的深化層面，面向量產(chǎn)應(yīng)用，3D打印突破當(dāng)前應(yīng)用對經(jīng)濟(jì)性要求的限制，向應(yīng)用端深度延伸走向產(chǎn)業(yè)化的一條發(fā)展路徑是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的產(chǎn)品。

而ACAM亞琛增材制造中心研發(fā)聯(lián)合體成員Fraunhofer ILT與亞琛工業(yè)大學(xué)RWTH DAP增材制造學(xué)院正在這個方向推進(jìn)。

(責(zé)任編輯：admin)

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