南洋大学研究人员使用3D打印机器人加速混凝土生产
时间:2020-06-29 09:10 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 点击:次
| 中国3D打印网6月29日讯，新加坡南洋理工大学（NTU）的科学家开发了一个单机器人工业平台，该平台使用增材制造（AM）来创建混凝土结构。该团队的机械臂采用移动打印的方法，能够单独进行3D打印不同尺寸的单件结构，并完成大规模的建筑打印。该机器人的发展除了可以扩大3D打印的混凝土结构的规模和结构特性外，还可以使其在建筑领域更有效地应用AM。 “我们的系统安装在移动机器人上。“ NTU副教授Pham Qunag Cuong说：“通过在空中移动机器人基座的能力，我们的机器人可以打印比自身更大的结构。此外，拥有可移动的底座还可以更轻松地将机器人带入施工现场并在内部移动。” 在混凝土生产中利用3D打印 3D打印材料和系统设计方面的进步带来了全自动施工的前景，但可扩展性仍然是在建筑和施工中广泛采用AM的主要障碍。对于许多现有的龙门和基于臂的打印系统，它们可以打印的结构的大小受龙门的有限体积或机器人手臂的作用范围的限制。虽然某些3D打印机已安装到移动平台上，但仅在系统静止时才可以执行打印，从而限制了可以单次生产的结构的尺寸。 基于龙门的3D打印机由于与传统的增材制造方法相似且易于编程，因此通常用于执行与建筑相关的任务。但是，这些机器还有其他缺点，例如这些系统的印刷区域，无法在机架的立足距离之外制造，并且它们的重量要求预先安装。基于手臂的系统提供了更大的灵活性，但是它们也受到限制，并且只能在手臂的可触及空间内打印。 研究小组之前的工作已经解决了其他研究中遇到的可扩展性问题。该系统的设计采用了具有完整移动底座的多臂式打印机来扩大其可打印区域，因此设计该系统使其不会因体积限制和交货时间长等常见问题而受阻。这些系统需要大量的预编程，包括创建优先考虑避免碰撞的多个打印路径，因此该团队发布了更新的设计。 为了提高他们的“边移动边打印”范式，研究人员使用单个移动机器人打印机创建了任意大小的单件结构。在移动的同时进行3D打印需要仔细计划和协调这些动作。此外，精确的机器人定位和反馈运动控制对于确保喷嘴以正确的速度沉积混凝土至关重要。如果喷嘴位置在两个连续的层之间偏移超过1 cm，则结构可能会塌陷。尽管存在这些挑战，研究团队仍然相信，他们的修改方法将克服以前基于臂和龙门架设计的可扩展性限制。  团队的机械臂固定在完整的移动基座上，从而可以自由移动。图片来自电气和电子工程师协会。
构造和测试新的机械臂 该团队的新型系统包括一个完整的移动基座，其顶部装有一个6自由度工业机器人操纵器，喷嘴附接到操纵器的法兰，该法兰通过软管连接到泵。移动基座和机械臂的协调运动已离线离线编程，以逐层运动方式打印对象。在执行这些计划的动作期间，将实时监控移动基地的位置，并且反馈控制使团队能够尽可能紧密地跟踪动作。这不仅可以防止与手臂和底座的潜在碰撞，而且可以在整个过程中有效地观察精度。
通过使用Optitrack运动捕捉系统，该团队能够通过在空中打印过程中捕捉3D打印臂的运动来测试3D打印臂的精度。该平台足够精确，可以构建十层混凝土，产生的外观与现有基础系统相似。此外，发现装配线与打印机所需路径之间的最大距离为9.8毫米，这比以前使用传统机器记录的最佳情况20毫米要好得多。 中国3D打印网编译文章！ (责任编辑：admin) |