在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，末端工具（EOAT）是利用精密系統(tǒng)推動(dòng)批量生產(chǎn)的基石。末端工具（如末端執(zhí)行器、真空工具、傳感器和焊接工具）為從復(fù)雜加工到裝配過程的各種任務(wù)提供了便利。作為一個(gè)重要的接口點(diǎn)，EOAT 是技術(shù)與所生產(chǎn)工件的結(jié)合點(diǎn)--如果機(jī)器人基礎(chǔ)設(shè)施無法與工件互動(dòng)，那么再昂貴、設(shè)計(jì)再精良也無濟(jì)于事。這篇文章深入探討了 EOAT 與 3D 打印之間的共生關(guān)系，探討了這種集成如何重塑制造工作流程，并對工業(yè)自動(dòng)化的未來進(jìn)行了展望。

什么是機(jī)械臂末端工具？

機(jī)械臂末端工具是機(jī)械臂與周圍世界交互的界面點(diǎn)。機(jī)械臂末端工具位于機(jī)械臂的頂端，包括各種工具：用于焊接和鉆孔的靜態(tài)操作工具、攝像頭和傳感器等觀察工具、作為工業(yè)末端效應(yīng)器工作的抓手等。工業(yè)末端效應(yīng)器使機(jī)械臂能夠抓取、操縱和執(zhí)行各種任務(wù)，從搬遷到復(fù)雜的加工和裝配過程。

EOAT 的應(yīng)用與其承擔(dān)的任務(wù)一樣多種多樣。從牢牢抓取部件、連接部件（焊接）到掃描/信息收集以及使用吸力移動(dòng)部件，EOAT 可確保工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的精度、速度和適應(yīng)性。

EOAT 和 3D 打印的優(yōu)勢

3D打印 EOAT 的能力提高了機(jī)器人技術(shù)在工廠應(yīng)用中的效用。3D打印使制造商能夠定制并快速制造各種定制工具，從而降低成本，縮短交貨時(shí)間，同時(shí)提高性能。值得注意的是，3D 打印能夠生產(chǎn)出具有無摩擦復(fù)合材料和高強(qiáng)度重量比的末端執(zhí)行器。這一創(chuàng)新使機(jī)器人能夠使用更輕的末端執(zhí)行器來運(yùn)輸更重的有效載荷，從而使制造商能夠提高吞吐量和靈活性。

效率、精度和適應(yīng)性： 快速成型制造技術(shù)有助于利用連續(xù)纖維增強(qiáng)技術(shù)（CFR）制造耐用、耐磨的末端執(zhí)行器。EOAT 既要重量輕，又要強(qiáng)度高，而 CFR 可減輕重量，增加強(qiáng)度。

Rapid Robotics 公司使用 CFR 打印定制的機(jī)械臂末端工具。在 12 小時(shí)內(nèi)，Rapid Robotics 團(tuán)隊(duì)就能生產(chǎn)出一個(gè)全新的抓手，它能順應(yīng)性地抓取零件，可靠性高，重量比現(xiàn)成的抓手輕 30%。通過將 CFR 3D 打印技術(shù)應(yīng)用于 EOAT，Rapid Robotics 生產(chǎn)的機(jī)器人抓手在現(xiàn)場從未出現(xiàn)過破損，可廣泛應(yīng)用于材料處理、醫(yī)療設(shè)備和汽車等領(lǐng)域。

支持 EOAT 的應(yīng)用

將理論付諸實(shí)踐，EOAT 與工業(yè)3D打印機(jī)的集成為 Dixon Valve 減少了 90% 以上的制造成本和交付周期。

Dixon Valve 利用復(fù)合 3D 打印機(jī)為其機(jī)械臂制造 EOAT。然而，當(dāng)夾持磨損性表面的抓手很快磨損打印出的復(fù)合材料部件時(shí)，挑戰(zhàn)就出現(xiàn)了。這是復(fù)合材料 EOAT 的一個(gè)弱點(diǎn)--耐磨性不強(qiáng)，隨著時(shí)間的推移會導(dǎo)致零件磨損。不過，通過利用 Metal X 金屬3D打印機(jī)，Dixon Valve 制造出了具有3D打印優(yōu)勢的機(jī)械手，同時(shí)保持了必要的表面硬度，這是傳統(tǒng)復(fù)合材料打印無法實(shí)現(xiàn)的。

Dixon Valve 的案例證明了 EOAT-3D 打印技術(shù)的多功能性。能夠在金屬 X 上打印出復(fù)雜、堅(jiān)固、耐用的抓手，同時(shí)確保強(qiáng)度和表面硬度，展示了這項(xiàng)技術(shù)的變革能力。該案例研究是一個(gè)令人信服的成功故事，強(qiáng)調(diào)了 EOAT 與 3D 打印的結(jié)合如何超越理論效益，成為實(shí)際可行的解決方案。

3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，再加上創(chuàng)新材料的應(yīng)用，使未來的 EOAT 能夠繼續(xù)推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。

利用 3D 打印工具和夾具實(shí)現(xiàn)制造革命

當(dāng)今的制造商面臨著的壓力，既要更快地交付新產(chǎn)品，又要降低成本。耐用工具是制造過程中的關(guān)鍵，幾乎總是代表著巨大的成本。3D打印技術(shù)的進(jìn)展正在重塑這一格局，為降低耐用模具的成本提供了解決方案，同時(shí)加快了新產(chǎn)品的上市時(shí)間。

增材制造中的3D模具

Markforged 推出的連續(xù)纖維復(fù)合材料和基于 MIM 的低成本金屬 FFF 打印技術(shù)，將增材制造擴(kuò)展到了原型制造之外。現(xiàn)在，制造商有了一種可行的技術(shù)來解決昂貴的模具難題。關(guān)鍵障礙是什么？Markforged 正積極向制造業(yè)界宣傳功能性 3D 打印模具的相關(guān)優(yōu)勢。

實(shí)際應(yīng)用： Dixon Valve 展示了的增材制造系統(tǒng)如何站在這場革命的前沿。Dixon Valve 利用 Markforged 打印機(jī)制造金屬和復(fù)合材料夾爪。這些卡爪需要能夠承受制造環(huán)境中的物理和化學(xué)苛刻條件，同時(shí)提供具有成本效益的解決方案，以減少工具制造時(shí)間。復(fù)合夾爪使工程師能夠在不到 24 小時(shí)的時(shí)間內(nèi)對機(jī)械臂進(jìn)行改裝，而金屬夾爪則能夠夾住磨損性零件而不會磨損，這證明了 3D 打印工具在現(xiàn)實(shí)世界中的適用性。

成本效益和效率提高： 采用3D打印模具的制造商實(shí)現(xiàn)了巨大的成本效益，通過這種創(chuàng)新方法，公司能夠生產(chǎn) 10-50% 的耐用模具。與機(jī)加工零件相比，3D 打印零件的平均成本節(jié)約率高達(dá) 80%，進(jìn)一步凸顯了其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。同樣重要的是，這些打印部件的交付周期縮短了 90%，從而提高了各方面的生產(chǎn)效率。

影響底線的次要優(yōu)勢： 除了直接節(jié)約成本外，制造商還能獲得一些次要效益：生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)周期時(shí)間、降低廢品率、提高產(chǎn)量以及操作員的人體工程學(xué)優(yōu)勢，都對企業(yè)產(chǎn)生了廣泛的積極影響。

通過使用 Markforged 碳纖維部件，EOAT 還能提高強(qiáng)度重量比，從而減少部件的應(yīng)力，延長工具的使用壽命。在工廠車間采用3D打印工具所帶來的集體價(jià)值將產(chǎn)生重大影響。

在不斷發(fā)展的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，EOAT 和 3D 打印的融合不僅是一種技術(shù)進(jìn)步，更是一種重塑制造業(yè)基礎(chǔ)的變革力量。