Prototipazione robotica: La guida completa
La robotica inizia con un concetto e si trasforma in realtà in diverse fasi di sviluppo. La fase di prototipazione è fondamentale e consiste nella creazione di un prototipo robotico a scopo di test.
Se siete desiderosi di conoscere la prototipazione robotica, la guida che segue può esservi di grande aiuto. Quindi, leggiamo.
Che cos'è la prototipazione robotica?
La prototipazione robotica è un processo in cui vengono creati i primi modelli di sistemi robotici da testare.
Il progetto viene testato per verificarne l'aspetto, le prestazioni e la funzionalità, quindi si procede alla creazione di diversi componenti. Anche questi componenti vengono valutati in base alla loro funzionalità.
I componenti della robotica comunemente testati nella fase di prototipazione consistono in sensori e attuatori del sistema di controllo. La creazione di un prototipo ci permette di cercare eventuali miglioramenti e di verificare se si tratta di un metodo efficace dal punto di vista dei costi prima di iniziare la produzione finale vera e propria.
Importanza della prototipazione di robot
Sono molteplici le ragioni che rendono importante il processo di prototipazione dei robot e alcuni di questi aspetti sono i seguenti:
Efficienza dei costi
La prototipazione dei robot consente agli sviluppatori di identificare tempestivamente eventuali difetti di progettazione, con conseguente riduzione dei costi che potrebbero insorgere in seguito. Questo test precoce assicura che gli errori vengano evitati nella produzione finale.
Meno rischi
La prototipazione dei robot consente inoltre agli sviluppatori di individuare eventuali difetti di progettazione e di valutare le prestazioni nel mondo reale. In questo modo è possibile prevenire il rischio di eventuali difetti nei robot finali.
Convalida del progetto
La prototipazione ci permette di convalidare il progetto del robot e dei suoi componenti. Permette di verificare l'integrazione di tutti i componenti per vedere come si comportano. In questo modo, il progetto può essere convalidato per verificare se soddisfa o meno i requisiti del progetto.
Metodi di produzione di un prototipo di robot
La produzione di un prototipo di robot richiede diversi metodi di produzione, illustrati di seguito.
Lavorazione CNC
La lavorazione CNC aiuta a produrre componenti orientati alla precisione e alla ripetibilità. È adatta al processo di prototipazione perché crea componenti con tolleranze strette.
La lavorazione CNC è un processo versatile e può lavorare con molti materiali diversi, come necessario per la prototipazione robotica.
La parte migliore di Lavorazione CNC è che si tratta di un processo flessibile che consente di creare progetti iterativi in tempi ridotti. Inoltre, i cicli di produzione possono essere scalati quando necessario, senza dover optare per altri metodi di produzione.
Il processo funziona con componenti complessi e offre persino la possibilità di creare pezzi con tolleranza in micron.
Stampa 3D
La stampa 3D è un processo in cui strati di materiale vengono depositati l'uno sull'altro, creando componenti con materiali diversi. Viene utilizzata per la produzione di oggetti 3D ed è ampiamente utilizzata nella fase di prototipazione della robotica.
La stampa 3D ci permette di creare parti complesse, in particolare i canali richiesti negli oggetti internamente o con caratteristiche complesse. Il processo di stampa 3D è relativamente veloce e i componenti possono essere creati in poche ore.
La stampa 3D è compatibile con la maggior parte dei materiali, termoplastici e metallici, e offre una prototipazione economicamente vantaggiosa, essendo adatta alla produzione di bassi volumi.
Stampaggio a iniezione
Stampaggio a iniezione è utilizzato nella prototipazione rapida, che aiuta a creare componenti utilizzando gli stampi. È adatto alla produzione di massa, ma funziona bene anche con la prototipazione rapida.
È adatto alla produzione di componenti che richiedono rigidità e resistenza e quindi viene utilizzato per la prototipazione robotica.
Il processo di stampaggio a iniezione è un po' costoso perché il costo di creazione dello stampo è elevato e quindi la produzione su piccola scala potrebbe non trovarlo così conveniente. Tuttavia, se il budget lo consente, può aiutare a produrre componenti per la prototipazione robotica.
Colata sotto vuoto
La colata sottovuoto è un processo in cui uno stampo in silicone viene creato da uno stampo principale e quindi utilizzato per colare i pezzi sotto vuoto.
Il processo è molto adatto alla prototipazione robotica, quando sono necessari piccoli lotti uno dopo l'altro. Garantisce un'eccellente finitura superficiale e può essere utilizzato con un'ampia gamma di materiali.
È un'opzione rapida rispetto allo stampaggio a iniezione e può aiutare a ridurre i prototipi in piccole quantità rispetto ai metodi tradizionali. È anche economicamente conveniente quando si tratta di creare piccoli lotti.
Lavorazione della lamiera
La fabbricazione di lamiere aiuta nella prototipazione robotica. La fabbricazione di lamiere aiuta a produrre componenti durevoli e in grado di dissipare il calore. È un processo scalabile, seguito da un altro processo per ottenere i componenti finali.
Offre inoltre tolleranze strette e componenti precisi. Viene scelto soprattutto per la prototipazione robotica per i componenti che richiedono stabilità termica e integrità strutturale.
Opzioni di materiali per la prototipazione robotica
Il processo di prototipazione robotica utilizza materiali diversi per i vari componenti. Alcune di queste opzioni di materiali sono le seguenti:
Acciaio inox
L'acciaio inossidabile è scelto nei robot per la sua resistenza alla corrosione e alla forza. I componenti in acciaio inossidabile sono prodotti attraverso la fabbricazione di lamiere e la lavorazione CNC.
Alluminio
L'alluminio è un materiale leggero e altamente lavorabile. Per questo motivo, può essere utilizzato per produrre robotica utilizzando la fabbricazione di lamiere, la lavorazione CNC e l'attrezzaggio rapido.
Delrin
Delrin è leggero, resistente e a basso attrito. Viene utilizzato per produrre componenti robotici mediante stampaggio a iniezione e lavorazione CNC.
Uretano
È abbastanza economico e trasparente. È adatto alla colata sotto vuoto per la produzione di parti robotiche.
Silicio
Il silicio viene utilizzato in combinazione con lo stampaggio a iniezione per produrre componenti robotici durevoli e flessibili.
Finiture di superficie per la prototipazione robotica
Una volta che i componenti per la prototipazione robotica sono stati lavorati e prodotti, alcuni di essi possono richiedere un'ulteriore finitura superficiale.
Le diverse opzioni di finitura superficiale disponibili per la prototipazione robotica sono le seguenti:
- Anodizzazione: I componenti robotici che possono essere sottoposti a condizioni difficili possono passare attraverso il processo di anodizzazione, che ne migliora la resistenza all'usura e alla corrosione.
- Granigliatura: Il processo di sabbiatura prevede l'aggiunta di una finitura superficiale uniforme, opaca sul componente, e la rimozione di eventuali imperfezioni. È adatto alle superfici dei robot esposti.
- Rivestimento in polvere: La verniciatura a polvere crea uno strato di protezione sui componenti, migliorandone la finitura e aggiungendo uniformità.
- Galvanotecnica: La galvanoplastica crea un sottile strato di metallo sulla superficie dei componenti. Ciò contribuisce a ridurre l'attrito e a garantire una maggiore conduttività elettrica.
Fattori da considerare per la realizzazione di prototipi di robot
Quando si creano prototipi per la robotica, alcuni dei fattori importanti da considerare sono i seguenti:
Selezione del materiale
Il materiale scelto per il robot è associato alla sua anatomia ed è necessario selezionarlo tenendo presente questo aspetto. Il metallo è un materiale resistente, la plastica offre flessibilità e i materiali compositi sono noti per offrire entrambe le caratteristiche.
Tuttavia, la scelta si baserà sul costo, sulle prestazioni e sul metodo di fabbricazione del robot finale.
Complessità del design
La robotica coinvolge componenti altamente precisi, complessi e che richiedono tolleranze strette. La tecnica di produzione scelta deve essere in linea con la complessità del progetto e la precisione richiesta.
I componenti più complessi vengono solitamente realizzati mediante lavorazione CNC nella prototipazione robotica.
Volume di produzione
Anche il volume di produzione è un fattore da tenere in considerazione, poiché alcuni metodi scelti per la prototipazione robotica potrebbero non essere economicamente vantaggiosi a causa del basso volume di produzione.
Pertanto, si suggerisce di optare per metodi economicamente vantaggiosi in base al volume di produzione.
Velocità del mercato
La robotica è uno sviluppo in evoluzione che deve essere immesso sul mercato il prima possibile. Per questo motivo, la prototipazione rapida può essere adatta a questo scopo per accelerare il ciclo di sviluppo.
Scalabilità del progetto
La robotica è in continua evoluzione e il metodo di produzione deve essere scalabile in modo da poter aggiornare immediatamente i cambiamenti.
Conclusione
Prototipazione robotica è un settore in forte evoluzione e per stare al passo è necessario considerare attentamente i progetti, i materiali e i processi di produzione.
La guida precedente evidenzia tutti i dettagli importanti relativi alla prototipazione robotica e probabilmente li avete compresi chiaramente.
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