1100100 (Roboty biorą się za drukowanie)

Ostatnimi czasy dużo krążę po Polsce i programuję roboty, od Śląska po Kujawy. To oczywiście powoduje, że zaniedbałem trochę Twojego Robota, ale też sprawia, że siłą rzeczy słucham w samochodzie radia. Co prawda ogranicza się to do momentów, kiedy archaiczny silnik mojego "projektowego" VW nie próbuje przekrzyczeć szumu wiatru na autostradzie, ale w końcu tych autostrad nie mamy za wiele. W każdym razie jest ich wystarczająco mało, żeby udało mi się posłuchać w którejś stacji programu o drukarkach 3D. Temat ostatnio dość popularny, chociaż póki co mało związany z robotami. Zaraz zaraz, czy na pewno? Nic z tego, nawet w obszar drukarek 3D roboty przemysłowe zapuszczają swoje wszędobylskie efektory i czynią małą rewolucję!

Najpierw może o samych drukarkach 3D. Jak działa takie urządzenie, z grubsza chyba każdy szanujący się inżynier wie. W klasycznym przypadku (ważne określenie w kontekście dzisiejszej notki) w zasadzie jest to drukarka dwuwymiarowa, która zamiast atramentu używa tworzywa sztucznego, a dodatkowo ma dołożony przesuw głowicy drukującej w trzecim wymiarze. Wiadomo - silniczki, paski, zębatki, prowadnice i tak dalej. Dzięki temu dodatkowemu przesuwowi, po wydrukowaniu na płytce roboczej cienkiej warstwy za pomocą roztopionego plastiku, głowica może przeskoczyć do następnej warstwy i wydrukować ją na poprzedniej - i tak do powstania gotowego "wydruku". Taka technologia pozwala tworzyć fajne rzeczy - od zwykłych figurek po proste, ale działające mechanizmy czy nawet protezy. Warunek jest jeden - drukarka musi być precyzyjna.

I tu mała dygresja. W programie o drukarkach 3D, którego miałem okazję słuchać, prowadzący zapytał ludzi o to, co by sobie wydrukowali gdyby taką drukarkę mieli do dyspozycji na jeden dzień. Co prawda wśród odpowiedzi przeważały pomysły typu "milion dolców" albo "dom", ale jedna szczególnie mnie rozbawiła. Facet napisał tak: "ja bym sobie wydrukował drugą drukarkę, a tą bym oddał do sklepu". Sprytnie! Aż mi się zrobiło szkoda, kiedy prowadzący zgasił go stwierdzeniem, że to się chyba nie uda. Wiecie jak bardzo miał rację? Tydzień później, w wyniku niepojętego dla mnie ciągu przyczynowo-skutkowego w swojej firmie (która przecież zajmuje się robotami) zobaczyłem drukarkę 3D... z komponentów wydrukowanych na innej drukarce 3D (i części z Castoramy). Najpierw przyjrzałem się przeraźliwie niepasującym do siebie kołom zębatym napędzającym głowicę, później dowiedziałem się, że i tak się zepsuła przy pierwszym drukowaniu, a na koniec, już po naprawie, wydrukowała krzywą figurkę zabawkowego robota, której odpadła ręka (Barbara, to nie ja, ona na prawdę odpadła sama!).

Więc skoro o tej precyzji mowa... Dość naturalnym wydaje się zastosowanie robota jako nośnika głowicy drukującej. Znika dzięki temu problem z dokładnością, sterowaniem i przeniesieniem napędu drukarki. Wystarczy zamontować głowicę na flanszy montażowej robota i gotowe. Tak więc pytaniem pozostawało dla mnie kto i kiedy coś takiego wymyśli - i nie musiałem długo czekać. Robot-drukarka to owoc projektu MX3D, prowadzonego przez holenderski Joris Laarman Lab, Autodesk i hiszpański IAAC (Institute for Advanced Architecture of Catalonia). Do realizacji pomysłu pod nazwą MX3D-Resin posłużył robot ABB IRB 1400, wyposażony w pistolet rozprowadzający specjalnie opracowaną, szybkoschnącą żywicę. Jej zastosowanie pozwala tworzyć elementy dużo ciekawsze niż klasyczna drukarka 3D, bo możliwe jest ciągnięcie w przestrzeni płynnych linii, które zastygają na tyle szybko, że grawitacja nie powoduje ich odkształcania. Patrząc na nieco przyspieszoną, ale mimo to czarującą płynność działania robota i moje doświadczenie z robotami ABB, obawiam się co najwyżej błędu 10048 (Task stopped for no reason)...


Prawda, że ładnie? Gdzie jest jednak rewolucja, o której pisałem we wstępie? Spieszę z wyjaśnieniem. Zgodnie z tym, co przeczytaliście wyżej, popularne dziś urządzenia, nawet te najlepsze i najbardziej precyzyjne, mają jedno ograniczenie - drukują z plastiku i jemu podobnych materiałów, jak choćby żywica, którą stosuje MX3D-Resin. Często okazuje się, że wytrzymałość plastiku jest jednak trochę za niska. Metal - metal to jest to! Tak też stwierdzili panowie (a może również panie), którzy pracują przy MX3D.

Tak na prawdę MX3D-Resin powstał rok temu. Prawdziwą nowinką jest MX3D-Metal. To ten sam robot-drukarka, ale z zupełnie innym osprzętem. W sumie nazwanie go drukarką to trochę nadużycie, bo na ramieniu IRB 1400 zamontowano po prostu palnik klasycznej spawarki MIG/MAG z interfejsem przeznaczonym dla robotów. Pozwala to robotowi precyzyjnie sterować parametrami, z jakimi nanoszone są kolejne krople metalu, pochodzące z drutu topionego za pomocą łuku elektrycznego. W przypadku spawania (a konkretniej napawania), szczególnie w przeróżnych orientacjach palnika, to sterowanie parametrami jest wszystkim. Na dowód zdjęcie ze strony projektu MX3D, przedstawiające linię wykonaną przy różnych parametrach napawania:

Jak zobaczycie na poniższym filmie (również częściowo przyspieszonym), tym razem ze względu na charakter procesu spawania, tworzenie linii odbywa się stopniowo, kropla po kropli. Rzeczywistą prędkość drukowania można obserwować przez pierwsze 12 sekund filmu.


Mimo swojej powolności MX3D-Metal potrafi tworzyć podobne rzeczy jak jego plastikowy odpowiednik, na przykład takie (z fotoszopem i bez fotoszopa):


Oczywiście poza wymyślnymi, przestrzennymi kształtami rysowanymi linia po linii, MX3D potrafi drukować podobnie jak standardowa drukarka 3D, warstwami.Więc gdybym miał wybierać - drukarka 3D czy robot, wybrałbym oczywiście robota! Później zostałoby tylko użeranie się z programowaniem (MX3D jest w tym zakresie wspierany przez Autodesk). A jak już o programowaniu - wracam do pracy przy programowaniu spawania zbiorników paliwowych i rozmyślań, których wynik poznacie w następnej notce.

Zdjęcia i filmy do tej notki zapożyczyłem z oficjalnych stron projektów MX3D-Resin i MX3D-Metal.