机器人挤出机--复合材料增材制造低成本的选择！

CEAD机器人挤出机安装在Poly Products公司印刷模具的数控加工系统机架上，用于生产客户定制的复合式重型卡车。

CEAD(荷兰，代尔夫特)已经将CFAM Prime系统商业化，用于复合材料的大规模3D打印.该系统使用打印头，可在同一部分同时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 (Werkendam，荷兰)在本期Kunststof杂志中的一篇文章《想得越多，打印得越好》中所言。CEAD认识到其他公司需要不同的方法。

 

“我们看到对大规模3D打印的需求正在增长，”CEAD商业发展主管Charlene van Wingerden说道。“但并不是每个公司都有空间安装像我们的CFAM系统这样的大型设备，因为它的占地面积是8×4×4.5米。”然而，由于许多公司已经拥有了机械臂或龙门架系统(例如，数控加工)，CEAD已开发了独立的挤出机，可以集成到许多公司已经拥有的机械臂或龙门架系统中，从而提供了低投资的解决方案来探索增材制造的可能性。

 

“我们之前用数控加工的聚氨酯泡沫和手工铺层GRP(玻璃纤维增强塑料)来制作模具，但是这种方法劳动量大，又很浪费，”匈牙利Rapid Prototyping公司的老板Gyorgy Juhasz解释说，。去年12月他买了一台CEAD机器人挤出机。“我们现在的3D打印模具仅使用了30%的短玻璃纤维增强聚丙烯，节省了50%的劳动时间。”

 

CEAD机器人挤出机是为大规模3D打印复合材料设计的一种高产量的轻量化解决方案。该系统提供了3D打印所需的一切:机器人挤出机、基于西门子PLC的控制系统、材料存储、材料运输、水冷和易于安装的挤出机安装支架。

 

高填充聚合物和热塑性塑料的范围

 

CEAD机器人挤出机是专门为3D打印定制设计的高温系统。使用四个加热区，挤出机逐渐将热塑性球团熔化整齐或增强。它由西门子伺服电机和行星齿轮箱提供动力，以获得加工某些材料所需的更高扭矩。机器人挤出机的设计默认温度为330摄氏度，高温版本的温度高可达400摄氏度，这使得挤出各种纤维增强的热塑性材料成为可能，即使是聚醚醚酮。

 

升级到1千瓦的伺服电机提供63纳米的标准扭矩和144纳米的峰值扭矩，有利于大量快速打印有难度且坚硬的材料。使用工程级材料可以大限度地提高挤出机的性能，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)。升级版的输出量会更大。

 

材料储存和运输

 

机器人挤出机可以储存25公斤不需要彻底干燥的材料。对于需要烘干的物料，位于下方的物料输送泵可直接与外部干燥机连接，将干燥物料吹入挤出机料斗，通过西门子控制系统进行微调。

 

由于机器人挤出机是作为一个完整系统交付，材料运输部分也包括在内。我们投入大量的研究来开发可靠的材料运输系统。因为它对于长时间无人印刷或使用昂贵的工程级材料印刷是至关重要的。Wingerden说:“我们无法接受由于运输系统故障导致的印刷失败。CEAD的独特之处在于其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操作，该软件是专门为机器人挤出机和CFAM系统基于多年的塑料挤出、3D打印和机器开发经验设计的。

 

所有的机器人挤出机部件形成完整的系统。操作员与西门子控制面板进行互动，控制面板可以连接到机器人或龙门系统。机器人挤出机仅由模拟0-10伏和数字0-24伏直流(dc)两种信号控制，为机械臂或机架控制挤出机提供稳定的系统。近，CEAD在Profinet上引入了机器人挤出机的控制，允许更高级的集成选项。

 

辅助系统

 

CEAD还提供易于集成的干燥系统和其他组件，如喷嘴组。除了机器人挤出机外，Rapid Prototyping公司还购买了一台干燥机。“这样，我们就可以打印包括PET, PET- G和ABS在内的一系列材料了。” Juhasz说。