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맞춤 경량 로봇 스프레이 그리퍼


· Client  : 한국신발피혁연구원

· Role     : 신발 제조 공정자동화를 위한 협동로봇의 EOAT(End Of Arm Tooling)를 하비스탕스가 복합소재 및 DfAM을 통한 경량화, 일체화한 그리퍼 제작 지원

하비스탕스는 한국신발피혁연구원과 함께 

스마트 공장 자동화 제조 공정에서 사용되는 

협동로봇의 EOAT에 DfAM을 적용하여 경량화된

 제품 제작에 도전하기로 하였습니다.

[기존 스프레이 그리퍼 모델 형상] 


소재 : Steel, 중량 : 512g 

기존에는 절삭가공으로 가공하고 절곡한 2개의 부품을 볼트로 체결하여 제작

1. 소재 및 제조방식 변경

최근 활용도가 증가한 복합소재 3D프린팅에

3D프린팅의 장점인 형상의 자유도를 더하여 고강도, 고성능의 스프레이 그리퍼를 제작합니다.

소재
스틸 탄소섬유 & 복합소재 필라멘트
제조법
절삭가공 &절곡 3D프린팅


Onyx 기본 소재에 추가 강성이 필요한 곳에 선택적으로 탄소섬유를 보강하고

Onyx는 플라스틱 나일론과 탄소 단섬유 알갱이로 이루어진 소재로,

탄소 장섬유를 보강하면 금속Al6061에 준하는 강성을 가지게 되었습니다.

2. 형상 최적화

소재, 가공법 변경과 더불어 3D프린팅 활용 시,

가장 중요한 요소인 디자인 최적화 과정을 통해 부품 효율을 상승


· 하비스탕스는 최적 설계를 생성하기 위해   최근 디자인 산업분야에서화두가 되고 있는

  제너레이티브 디자인(Generative Design)을 활용

· 제너레이티브 디자인은 AI 기반 자동 설계 생성 도구로  가공법, 소재, 경계 조건 등을 바탕으로 구조적으로

  최적화되고, 일체화된 디자인을 생성할 수 있어 유용


초기 모델

제너레이티브 디자인

최종 모델

3. 3D프린팅 출력 조건 선정

강성이 요구되는 형상 위치를 고려해 최적의 출력 방향 정하고
서포트라는 지지 구조물이 생성될 영역도 함께 고려해 출력 진행합니다.


복합소재 3D프린팅의 경우 출력 방향에 따라서 탄소 섬유를 보강할 수 있는 구역이 달라지므로

출력 과정도 중요한 부분을 차지합니다.

4. 3D프린팅 출력 완성

이번 출력에 사용된 Markforged사의 3D프린터는 서포트 지지구조물을 손으로 쉽게 제거할 수 있고, 

표면에 흠집이 적어 후처리가 매우 편리합니다.

3D프린터 출력 결과물

개요


원본 모델

소재 변경 + 3D 프린팅 + 디자인 최적화



Steel

복합소재   (Nylon 80% + Chopped Carbon 20%)



512g

51g



2개의 부품

1개의 부품