Fabrication d'un boîtier commun de robot humanoïde en aluminium de haute précision

Remarques :

Nous avons signé des accords de confidentialité avec tous nos clients. Les présentations de produits que vous voyez sur notre site Web sont soit affichées avec l'autorisation du client, soit créées à l'aide de la technologie d'IA pour simuler le processus de fabrication à des fins de démonstration, tout en garantissant que les données principales et les informations confidentielles de nos clients restent entièrement protégées.

Exigences des clients et défis d’ingénierie

Développer une structure légère sans compromettre la résistance

Les composants des robots humanoïdes nécessitent un contrôle strict du poids, de la résistance et de la précision dimensionnelle.

Le client avait besoin d'un boîtier commun compact capable de :

• Réduire le poids global du robot

• Maintenir une rigidité structurelle suffisante

• Fournit des interfaces de roulement et de montage précises

• Prise en charge de performances d'assemblage fiables

Cependant, plusieurs défis de fabrication devaient être résolus avant la production.

Géométrie interne complexe et conception légère

Le modèle CAO original contenait des structures internes complexes conçues pour réduire le poids tout en conservant la résistance mécanique.

Ces cavités internes créaient des difficultés pour l'usinage CNC traditionnel car de nombreuses zones étaient difficiles, voire impossibles, d'accès avec des outils de coupe standard.

Défi de fabrication :

• Accessibilité limitée des outils

• Surfaces internes complexes

• Rigidité d'usinage réduite

• Risque plus élevé de gaspillage de matériaux

Solution d'ingénierie :

Dawang Precision a évalué la conception et a recommandé un processus de fabrication hybride.

La structure légère et complexe a été produite par fabrication additive métallique SLM, tandis que les zones de précision critiques ont été finies par usinage CNC.

Réaliser des interfaces d’assemblage de précision

Bien que la fabrication additive offre une excellente flexibilité géométrique, les composants robotiques nécessitent toujours des surfaces fonctionnelles extrêmement précises.

Les domaines critiques comprenaient :

• Sièges de montage de roulements

• Interfaces de connexion

• Trous de localisation de précision

• Surfaces de référence d'assemblage

Ces fonctionnalités affectent directement :

• Précision des mouvements articulaires

• Stabilité mécanique

• Fiabilité à long terme

Solution d'ingénierie :

L'usinage CNC 5 axes a été appliqué pour finir toutes les surfaces fonctionnelles.

Cela a permis un contrôle précis de :

• Précision du positionnement

• Finition superficielle

• Cohérence dimensionnelle

Précision d'usinage finale atteinte :

±0,01mm

Équilibrer l’efficacité et la performance de la fabrication

Une solution entièrement usinée CNC nécessiterait un enlèvement de matière important et des configurations multi-angles complexes.

Une solution entièrement imprimée en 3D pourrait réaliser une géométrie complexe mais ne pourrait pas répondre à toutes les exigences de précision.

Après évaluation technique, l’approche hybride offrait le meilleur équilibre :

Solution finale :

Impression SLM + usinage CNC 5 axes

Analyse de conception et stratégie de fabrication

Du modèle CAO au processus de fabrication final

Avant la production, l'équipe d'ingénierie a examiné le modèle CAO 3D et a développé une stratégie de fabrication complète.

L’analyse a porté sur :

• Accessibilité à l'usinage

• Exigences de tolérance critiques

• Conception des luminaires

• Planification du parcours d'outil

• Exigences d'inspection

Étape 1 : Examen CAO et analyse DFM

L'équipe d'ingénierie a analysé la conception CAO originale pour identifier les risques potentiels de fabrication.

Les principaux points d’évaluation comprenaient :

Épaisseur de paroi

Garantir que la structure légère maintient une résistance suffisante.

Accessibilité de l'usinage

Vérifier si les outils de coupe peuvent atteindre les zones critiques.

Dimensions critiques

Identification des surfaces nécessitant un usinage et une inspection de précision.

Image suggérée :

Capture d'écran du modèle CAO avec annotations :

• Cavité interne

• Siège de roulement

• Interface de montage

• Zone d'usinage

Étape 2 : Planification de la fabrication hybride

Sur la base des exigences de conception, le composant a été divisé en deux étapes de fabrication.

Étape de fabrication additive

Utilisé pour :

• Structures internes complexes

• Géométrie légère

• Production proche de la forme nette

Étape d'usinage CNC

Utilisé pour :

• Surfaces de montage de précision

• Sièges de roulement

• Trous filetés

• Interfaces d'assemblage

Cette approche a réduit la difficulté d'usinage tout en conservant une grande précision.

Processus de fabrication

Flux de production étape par étape

1. Fabrication additive métallique SLM

La structure initiale des composants a été réalisée à l’aide de la technologie de fusion sélective au laser (SLM).

Ce processus a permis la création de géométries légères complexes qui seraient difficiles à fabriquer avec les méthodes d'usinage conventionnelles.

Avantages clés :

• Réduction des déchets de matériaux

• Flexibilité de conception améliorée

• Convient aux structures robotiques complexes

Image requise :

Processus d'impression par fusion sur lit de poudre métallique.

2. Usinage CNC de caractéristiques de précision

Après la fabrication additive, le composant a subi un usinage CNC de précision.

Un centre d'usinage à 5 axes a été utilisé pour réaliser les surfaces fonctionnelles critiques.

Caractéristiques usinées incluses :

• Zones de montage des roulements

• Trous de précision

• Surfaces de connexion

• Fonctionnalités d'alignement

Avantages de l'usinage 5 axes :

• Configurations réduites

• Meilleure consistance de la surface

• Précision de positionnement améliorée

Image requise :

Machine CNC 5 axes usinant le boîtier du robot en aluminium.

3. Finition des surfaces

Après usinage, la pièce a reçu un traitement de surface selon les exigences du client.

Processus:

• Ébavurage

• Préparation des surfaces

• Microbillage

• Anodisation

La finition finale améliorée :

• Aspect des surfaces

• Résistance à la corrosion

• Durabilité du produit

Image requise :

Composant robotique en aluminium fini.

4. Inspection de précision

Avant la livraison, chaque dimension critique a été vérifiée à l’aide d’un équipement d’inspection professionnel.

Méthodes d'inspection incluses :

Résultats de fabrication

Fournir une solution de composants robotiques fiable

Grâce à la combinaison de la fabrication additive et de l’usinage CNC de précision, le boîtier commun final du robot humanoïde a obtenu :

Structure légère

La géométrie optimisée réduit les matériaux inutiles tout en conservant les performances mécaniques.

Performances d'assemblage de précision

Les interfaces critiques ont atteint une précision de ±0,01 mm pour un assemblage robotique fiable.

Flexibilité de fabrication

Le processus hybride a permis le développement rapide de prototypes robotiques complexes sans sacrifier la précision.

Pourquoi l'usinage hybride SLM et CNC était le bon choix

L’impression 3D métallique peut-elle remplacer l’usinage CNC pour les pièces de robots ?

Pour les composants robotiques complexes, la fabrication additive et l’usinage CNC sont des technologies complémentaires plutôt qu’alternatives.

L’impression 3D métal est idéale pour :

• Géométrie complexe

• Structures légères

• Développement de prototypes

L'usinage CNC reste indispensable pour :

• Interfaces de précision

• Tolérances serrées

• Surfaces d'assemblage fonctionnelles

Cette combinaison offre aux ingénieurs une plus grande liberté de conception tout en préservant la précision de la fabrication.

Contrôle qualité des composants robotiques

Les pièces robotiques de précision nécessitent un contrôle qualité strict tout au long du processus de fabrication.

Dawang Precision applique des méthodes d'inspection comprenant :

• Révision des dessins CAO

• Mesure en cours de processus

• Contrôle MMT

• Vérification dimensionnelle finale

Cela garantit que chaque composant répond aux spécifications requises avant la livraison.

Foire aux questions

Pourquoi le SLM a-t-il été combiné avec l'usinage CNC pour ce boîtier de robot ?

La fabrication SLM permet d'obtenir des structures légères et complexes, tandis que l'usinage CNC fournit la précision requise pour les interfaces d'assemblage. La combinaison des deux technologies offre de meilleures performances que l’un ou l’autre processus seul.

Quelle tolérance peut-on atteindre pour les pièces de robots humanoïdes ?

L'usinage CNC de précision peut atteindre des tolérances serrées en fonction des exigences de matériau, de géométrie et de conception. Pour ce projet, les dimensions critiques ont atteint ±0,01 mm.

Pouvez-vous fabriquer des composants de robot humanoïde personnalisés à partir de fichiers CAO ?

Oui. Les équipes d'ingénierie peuvent évaluer des modèles CAO, optimiser les processus de fabrication et produire des prototypes ou des composants robotiques en faible volume en fonction des exigences des clients.

Quels matériaux conviennent aux composants structurels robotiques ?

Les matériaux courants comprennent les alliages d’aluminium, les alliages de titane et les aciers inoxydables. L'aluminium est souvent choisi pour les boîtiers robotiques en raison de ses caractéristiques de légèreté et de sa bonne usinabilité.

Résumé final

Ce projet d'habitation commune pour robots humanoïdes démontre comment les technologies de fabrication avancées peuvent fonctionner ensemble pour résoudre des défis d'ingénierie complexes.

En combinant la fabrication additive SLM, l'usinage CNC 5 axes et l'inspection de précision, Dawang Precision a fourni une solution de fabrication fiable pour les composants robotiques de nouvelle génération.