Robot Extruder 提供低投资替代方案来探索复合材料增材制造

CEAD（荷兰代尔夫特）已将 CFAM Prime 系统商业化，用于复合材料的大规模 3D 打印，该系统使用获得专利的打印头，可以在同一部件中使用连续纤维和短纤维增强热塑性塑料。正如荷兰复合材料生产商 Poly Products（荷兰韦肯丹）在最新一期 Kunststof 杂志的文章“思考大，打印大”中解释了其对该系统的投资 , CEAD 认识到其他公司需要不同的方法。

“我们看到对大型 3D 打印的需求正在增长，”CEAD 业务发展负责人 Charléne van Wingerden 解释道。 “但由于 CFAM 系统的占地面积为 8 x 4 x 4.5 米，因此并非每家公司都有空间安装像我们的 CFAM 系统这样的大型装置。”然而，由于许多公司已经拥有机械臂或龙门系统（例如 CNC 加工），CEAD 开发了一种可以集成到此类系统中的独立挤出机，从而提供了一种降低投资的解决方案来探索增材制造的可能性。

“我们使用 CNC 机加工聚氨酯泡沫和手糊 GRP（玻璃纤维增​​强塑料）制造模具，但这种方法涉及太多的劳动力和浪费，”购买 CEAD 的 Rapid Prototyping（匈牙利布达佩斯）的所有者 György Juhász 解释说12 月的机器人挤出机。 “我们现在正在 3D 打印模具，使用 30% 的短玻璃纤维增​​强聚丙烯并将我们的劳动时间减少 50%。”

CEAD 机器人挤出机旨在为大型 3D 打印复合材料提供高输出的轻型解决方案。该系统随附 3D 打印所需的一切：机器人挤出机、基于西门子 PLC 的控制、材料存储、材料运输、水冷和易于安装的挤出机安装支架。

高填充聚合物和一系列热塑性塑料

CEAD 机器人挤出机是专用于 3D 打印的定制设计的高温系统。使用四个加热区，挤出机逐渐熔化纯或增强的热塑性颗粒。它由西门子伺服电机和行星齿轮箱提供动力，用于处理某些材料所需的更高扭矩。机器人挤出机的默认温度设计为 330°C，高温版本最高可达 400°C，这使得挤出各种纤维增强热塑性材料成为可能——甚至是 PEEK（聚醚醚酮）。

升级到 1 千瓦的伺服电机提供 63 牛米的标准扭矩和 144 牛米的峰值扭矩，有利于高输出打印困难和坚韧的材料。使用工程级材料可以将挤出机发挥到最大能力，例如 Arnite 50% 玻璃纤维增​​强 PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）和碳填充 PESU（聚醚砜）。虽然标准伺服电机能够处理这些材料，但如果需要，升级会提供更多的输出。

材料储存和运输

Robot Extruder 可存储多达 25 公斤无需彻底干燥的材料。对于确实需要干燥的物料，物料输送泵位于仓库下方，可直接与外部干燥机相连。材料输送泵将干燥的材料吹入挤出机料斗，这一过程通过西门子控制进行了微调。

由于机器人挤出机是作为完整包装交付的，因此包括材料运输单元。许多研究都在开发可靠的材料运输系统，因为它对于长时间无人值守或使用昂贵的工程级材料进行打印至关重要。 “我们认为由于运输系统出现故障而导致打印失败是不可接受的，”Wingerden 说。 “CEAD 的独特之处在于，运输单元是与挤出机一起运输的标准组件。”

易于集成和控制

整个系统通过西门子触摸屏进行操作，该触摸屏运行 CEAD 软件，该软件专为机器人挤出机和 CFAM 系统设计，基于多年的塑料挤出、3D 打印和机器开发经验。

所有机器人挤出机组件协同工作，形成一个完全集成的系统。操作员与西门子控制面板进行交互，该控制面板可以连接到机器人或龙门系统。机器人挤出机仅由两个信号控制 - 模拟 0-10 伏和数字 0-24 伏直流电 (dc) — 为机械臂或龙门架提供强大的系统来控制挤出机。最近，CEAD 通过 Profinet 引入了对机器人挤出机的控制，允许更高级的集成选项。

还包括一个定制安装支架，只需几个螺栓即可将机器人挤出机安装到机械臂或龙门架上。

辅助系统

CEAD 还提供易于集成的干燥系统和其他组件，例如喷嘴组。除了机器人挤出机外，Rapid Prototyping 还购买了一台干燥机。 “因此，我们可以使用多种材料进行打印，例如 PET、PET-G 和 ABS，”Juhász 说。