Robotic 6-Axis 3D Printing: il progetto di un Kuka che stampa in 3D ispirandosi alla natura

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Un gruppo di studenti del Collegio di Architettura e Urbanistica presso la Tongji University di Shanghai, in Cina, ha creato una stampante 3D robotica a 6 assi, durante le 3 settimane del “Digital Future” Shanghai Summer Workshop.
Il team, composto da Shi Ji in collaborazione con Liu Xun, Luo Ruihua e Cui Yuqi sotto la direzione del maestro progetto Yu Lei presso la Tsinghua University, ha sviluppato il progetto con l’obiettivo di eliminare la linea di confine tra “progettazione” e “realizzazione”, permettendo agli architetti di fabbricare il loro lavoro con maggiore rapidità e precisione.

Più si è coinvolti nella fabbricazione digitale, più il divario tra la progettazione e la produzione esiste ed è profondo.” ha osservato Shi. “In questo progetto quello a cui puntiamo, è capire in che modo integrare la fabbricazione digitale nella progettazione, oltre che nella produzione. La rivoluzione digitale nel manifatturiero significa più della rinascita dell’artigianato. È più della dimostrazione di saper fare le cose. I progettisti si devono armare di una tecnologia che mira a non sostituire il lavoro umano, bensì ad eseguire strategie intelligenti”.

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Gli studenti hanno osservato che il concetto di “Artigianato Digitale” si ispira molto spesso alla natura, così per il loro progetto di Robotic 6-Axis 3D Printing, hanno sviluppato una strategia di fabbricazione apprendendo ed emulando proprio le leggi della natura. “Studiando la struttura e la modalità di creazione della forma in natura, abbiamo trovato un modo per incorporare la strategia di fabbricazione biomimetica nel processo di stampa in 3D. Così, progettando uno speciale robotic-end effector (Tooling) ed utilizzando la grande flessibilità e precisione del KUKA robot system, il processo di fabbricazione biomimetico è stato pienamente realizzato“, ha affermato Shi.

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Il progetto Robotic 6-Axis 3D Printing è stato caratterizzato da tre fasi. La prima, “Biomimetic Concept & Simulation”, si ispira alla struttura della ragnatela. Dopo uno studio dettagliato della tela di ragno, il team ha scoperto che essa mostra una prestazione perfetta sia nella struttura che nella costruzione in progress. “La ragnatela presenta un materiale lineare al centro con 3 materiali a forma d’onda sinusoidale separati e collegati al lato. Questa struttura può rafforzare la struttura“.

La forza di una ragnatela viene non solo dalla facilità di tessitura, ma anche dal filo stesso che il ragno lavora in una forma distinta, forma che potrebbe essere replicata anche per la costruzione di una struttura autoportante stampata in 3D. Il team, infatti, replicando l’approccio di creazione della forma proprio del ragno, spera di realizzare una tecnica di stampa 3D più forte e resistente di quella di una 3Doodler cercando di andare “contro” la direzione di gravità.
Nella seconda fase del progetto sono state utilizzate tre testine di stampa che si muovono, e una testina di stampa fissa centrale, in modo da ricreare il metodo costruttivo del ragno.

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La fase tre “Design of External Digital Control System” è caratterizzata dal controllo della robotica. Il loro sistema, basato su Arduino, comprende quattro servi che funzionano come normali dispositivi di stampa 3D per guidare il sistema di erogazione dell’ABS, mentre un motore gira il piatto centrale. L’aria compressa viene inviata, tramite tubi, alle testine di stampa per raffreddare e finalizzare l’ABS. Ogni testa di stampa del 6 assi KUKA è dotata di un proprio riscaldatore interno programmabile in modo univoco, in modo da mantenere con precisione la giusta temperatura di estrusione. La velocità di deposito è controllata da interruttori del sistema di controllo centrale.

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Robotic 6 stampa Axis 3D è un tentativo di fabbricazione autonomo che non si concentra solo sui risultati di fabbricazione, ma anche sul suo processo. – ha affermato Shi – In una certa misura, il lavoro che abbiamo realizzato ha prodotto un utensile per i progettisti futuri aiutandoli ad attuare la loro idea in modo rapido e semplice, proprio come fa un artigiano“.

fonte: 3ders.org

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