罗宾（ROBIN）末端执行器
罗宾（ROBIN）机器人注塑机二次成型CFRP管图片来源：Anybridge GmbH
Anybridge GmbH（德国德累斯顿）是德累斯顿大学轻量化工程与聚合物技术研究所（ILK）的子公司。
ILK与工业界合作开发新的轻质技术，重点是增强聚合物复合材料。Anybridge首席商务官Michael Stegelmann表示：“我们两年前开发了这种用于生产混合组件的机器人注塑机。”。混合组件是指用注塑塑料对结构进行功能化，例如复合管或金属电动汽车底盘，以形成局部连接点、加强筋等。
这种工艺被称为二次成型或混合注射成型，在过去的5-6年里得到了很多关注，但在更传统的形式中——在带有附加注射单元的成型机中的钢模具。
Anybridge基本上将这种设置小型化为上图和下图视频中库卡机器人上的红色和黑色 C 形末端执行器。其结果是革命性的，使拉挤或挤压件能够在离开成型模具时进行二次成型，或者使大型结构在沿着装配线向下移动时进行功能化。
ROBIN-机器人注塑机
ROBIN-robotized injection molding是“机器人注塑机”的缩写，于2019年在德国杜塞尔多夫的K展会上首次亮相。Stegelmann说：“我们去年成立了这家公司，现在正在与客户合作，使用该设备建立试点生产线。”。他解释说，这个概念是通过使用小型注射工作站和可以快 速更换的紧凑、廉价的成型工具来减少注塑机的质量。
碳纤维增强聚合物组件可减轻罗宾（ROBIN）末端执行器的重量。
Stegelmann解释道：“罗宾（ROBIN）末端执行器包括一个由碳纤维复合材料制成的C形框架，在外面你可以看到一个铝框架。” “该框架包含轻型锁定系统，可在注塑过程中处理从模具上侧到下侧的高达12吨的加载力。”罗宾（ROBIN）还可以在大型结构上伸出1米的悬臂。“这是我们在 ILK的专业知识——如何以正确的方式使用碳纤维和轻质材料。” 注射成型的传统方法需要大型压力机和昂贵的成型工具。因此，它仅限于大批量生产。相比之下，罗宾 （ROBIN）能够在较大的部件上制造小系列或多个不同 的成型件。Stegelmann指出：“原理是，我们在机器中具有如此大的灵活性，几乎可以对任何复合材料或结构进行功能化。”
Anybridge的移动注射成型方法为各种功能化提供了一种负担得起的手段，例如紧固件和LED灯的插入件、局部加强件和定制的端部配件，用于复合管、管材、型材、板材甚至更大的结构，为未来的制造提供了所需的灵活性。图片来源：Anybridge GmbH
Stegelmann解释道：“我们试图最小化模具的尺寸 以降低成本，所以你只需要几千欧元就可以制造模具。” “这允许一个集成的快速更换系统，因为只需要更换一个小的模具区域。例如，我们的想法是，你有一条装配线，可以快速更换模具，并在生产线的两个不同侧面上做不同的零件。你可以使用两个罗宾（Robin）系统或一个罗宾（Robin）系统来快速更换模具。因此，你有很高的灵活性。” 这种尺寸的减小确实限制了可以二次成型的区域。Stegelmann说：“目前，我们的注射量限制在50-60克。” “我们开发的罗宾（ROBIN）重量仅为140公斤，这使得使用更小、更实惠的自动化成为可能。我们现在正专注于管道和型材的功能化，并在更大的结构中添加更小 的元件。”
在二次成型中实现良好的粘合
“这实际上是我们的背景，”Stegelmann说，他指的是Anybridge的四位联合创始人。“在过去的10年或15年里，我们在许多项目中都这样做了，将不同的材料结 合在一起，找到合适的粘合方式。我攻读了挤出工艺博士学位，当你将不同的物质结合在一起时，这总是很有挑战性的。你总是需要一些额外的粘合准备，如等离子体处理或激光处理，以改变表面结构，尤其是当将塑料粘合到一起时 r 加强塑料到金属上。复合材料更容易一 些，因为你可以将注塑材料中的聚合物基质与基底相匹 配。”
例 如 ， 在 下 面 显 示 的 二 次 成 型 管 中 ， Mitsui Chemicals Europe（Dusseldorf，德国）提供了碳纤维增强聚丙烯（PP）单向（UD）带，INOmeta（Herford， 德国）使用这些带生产复合管，然后 Anybridge 对其进 行二次成型。Stegelmann 说：“功能化与管道的材料相同。” “我们用未增强和碳纤维增强的PP材料进行了 二次成型，也用玻璃纤维增强。使用罗宾（ROBIN），您 可以用市场上的任何热塑性材料进行制造。”
后者就是Anybridge帮助其客户进行测试的原因。
Stegelmann指出：“我们的客户不确定他们的材料是否会相互粘合。” 。“我们要求他们给我们发送一些材料， 然后我们制作一些小的、简单的结构进行测试。我们有一个用于加强肋的小模具，可以将模具注射到不同的板上。例如，如果客户给我们发送了一些复合板的样品， 我们可以用他们的注塑材料在这些板上进行二次成型。这是第一步，我们对不同材料的结合行为进行了可行性研究。之后，我们可以做一些分析，并为优化提供建议。”
潜在应用
罗宾（ROBIN）用于对由CFRP和其他材料制成的管道和卡套管进行功能化。
Stegelmann说：“我们仍在探索应用，但我们最初 是在研究管道和型材。” Stegelmann说：“我们的想法之一是将不同的结构依次带到这些连续的、可能非常长的形状上。” “因此，元素可以直接应用于管道。INOmeta和Herone（德国德累斯顿）已经在使用这些 概念以集成轴向连接系统并形成配合齿轮。这在航空行业也可能很有趣，因为在航空行业，您需要各种刚度增强功能，并且可能需要添加附件等功能。此外，例如，您可能有桁条或框架，但长度有许多变化。有了我们的技术，就有可能保持高水平的自动化，只需将您正在功能化的元件从一个零件更改到下一个零件。”
“大型组件也有潜力，”Stegelmann说。“过去几年，我 们在 ILK 工作，使用钢、塑料和复合材料开发了许多不 同的混合动力部件。我们可以看到，结构框架和底盘上的二次成型夹子对于组装是有意义的。随着电动汽车和氢系统的发展，我们看到，使装配线和工艺尽可能灵活， 为各种不同的租用未来可能需要的组件。使用罗宾 （ROBIN），您可以很容易地调整局部增强，以进行装配，也可以调整结构的刚度。然而，我们希望将这种能 力扩展到汽车和航空航天之外。我们的想法是让小公司更能负担得起，并使这种混合技术能够在其他领域和其他应用中实现较小的数量。”
注：原文见，《 Robotic injection molding for functionalized composites 》 2021.6.16
