Революция в мире 3D-печати

Революция в мире 3D-печати

Следующим шагом в развитии технологии 3D-печати могут стать роботизированные принтеры с подвижными печатными головками. Инженеры компании Siemens из Принстона разработали прототип такого устройства. Похожий на паука робот не только распечатывает детали, но и с помощью «сородичей» может осуществить сборку изделия.  

Таким способом можно быстро изготавливать объекты сложной формы, такие как корпуса самолетов или кораблей. В опытной лаборатории Siemens бегают пауки, огромные пауки! Их можно застать за вполне «паучьими» делами: они выпускают сладко пахнущую клейкую субстанцию, которая при застывании образует гладкую блестящую поверхность. Несмотря на то, что гиганты буквально наводнили лабораторию, никто не бьет тревогу – ведь эти пауки не опасны.

Промышленные роботы на восьми ногах

Вместо того, чтобы прятаться по темным углам, пауки с января 2014 года обосновались в виртуальном мире. Затем они приняли осязаемую форму и начали бегать – сначала только по рабочему столу Ливио Даллорос (Livio Dalloros), руководителя исследовательской группы дизайна и моделирования подразделения автоматизации и систем управления в Принстоне. Сейчас разработка известна как «пауки Siemens», сокращенно SiSpis (от англ. “Seimens Spiders”). Возможно, эта технология ляжет в основу нового вида промышленных роботов.

Аддитивное производство на основе разделения труда

В своей основе SiSpis – это 3D-принтер на ногах, который тонкими слоями (в масштабе микрометров) наносит материал. «Мы рассматриваем», – рассказывает Даллоро, – «возможность внедрения большого количества автономных роботов для производства корпусов самолетов и кораблей». Автономные группы роботизированных принтеров составляют основу гибкой производственной системы (“Siemens Agile Manufacturing Systems”, SiAMS).

Конечно, если необходимо сделать покрытие для заготовки корпуса корабля, нужна сотня таких роботов. Но кто будет координировать их действия? Ведь каждый робот может обработать только небольшую площадь поверхности. Ответ: у стаи роботов нет «вожака», все работают автономно. Коллективное выполнение задач осуществляется с помощью специально разработанного алгоритма планирования задач для большого количества роботов.

Мобильная 3D-печать – абсолютно новая идея

Для распознавания окружения роботы оснащены камерами и лазерными сканерами. Каждый робот «знает» радиус действия своих ног и самостоятельно оценивает, какую площадь поверхности он может обработать, в то время как другие роботы обрабатывают соседние участки. Благодаря делению рабочего пространства на сектора «пауки» могут обрабатывать поверхности сложной формы, не оставляя «пробелов». «До настоящего времени еще никто не пытался создать такое мобильное производство», – рассказывает Хасан Синан Банк (Hasan Sinan Bank), ведущий специалист проекта и обладатель множества патентов.

Разработки Siemens

Другие действия роботов также автономны. «Пауки» знают расположение своей «базы», и когда заряд аккумулятора доходит до минимума, они самостоятельно отправляются на станцию заряда. До начала «отдыха» робот передает данные об актуальном состоянии работы своему «товарищу», который уже зарядился. Благодаря этому второй робот узнает, с какого этапа можно продолжить работу.

«Пауки» обладают хорошей проходимостью: они могут самостоятельно преодолевать препятствия. По словам Даллоро, в долгосрочной перспективе проект поможет «создать платформу для автономного производства, которая распознает задачи, распределяет их между большим количеством роботов и делает процесс производства координированным и быстрым».

Благодаря гибридной программе, разработанной командой Даллоро, удалось установить NX (ПО Siemens для управления жизненным циклом продукции) на операционную систему для роботов (ROS), что обеспечило легкость и простоту управления подвижными 3D-принтерами.

«За исключением двигателей и кабелей для роботов, которые были произведены на заводе, мы все разработали и создали самостоятельно – от механики до программного обеспечения», – гордо заявляет Даллоро. Целью проекта является создать такое производство, где любая начерченная в компьютерной программе деталь может быть изготовлена с помощью 3D-принтера.

Моделирование взаимодействия роботов между собой

Помимо прочего, команде ученых надо было разработать инструменты, регламентирующие отношения роботов между собой. Также были разработаны методы точной калибровки. На стадии разработки для этого использовали полимолочную кислоту, получаемую из кукурузного крахмала или сахарного тростника.

Каково будущее роботов? Первичная цель исследовательской группы из Принстона – разработать максимально автономную систему с минимальными программными ресурсами – уже достигнута. Теперь перед учеными открываются новые перспективы: раз уж технология создана и работает, ее можно использовать почти на любом производстве!

Возврат к списку

Хотите подписаться на статьи электронного журнала "Электрорешения"?