Hlavným cieľom projektu je vývoj a aplikácia robotickej veľkoformátovej 3D tlače na báze technológie Fused Granular Fabrication (FGF). Projekt sa zameriava

na skúmanie a optimalizáciu preprocesingu dát pre LFAM (Large Format Additive Manufacturing), návrh pokročilých algoritmov pre generovanie dráh tlače

a modernizáciu existujúcich výrobných pracovísk.

 

Hlavné aktivity: 

  • Analýza stavu LFAM: Prehľad najnovších trendov v oblasti veľkoformátovej aditívnej výroby, vrátane využitia priemyselných robotov a kompozitných materiálov. Výstupom bude databáza publikačných a materiálových zdrojov.
  • Preprocesing dát: Hodnotenie dostupných softvérových riešení na generovanie dráh tlače, ich optimalizácia a adaptácia pre konkrétne aplikácie.
  • Návrh algoritmu: Vývoj efektívnych algoritmov na spracovanie dráh tlače s ohľadom na zníženie spotreby materiálu a zrýchlenie výrobného procesu.
  • Modernizácia LFAM: Integrácia nových technologických riešení do existujúcich výrobných pracovísk, vrátane programovania PLC pre komunikáciu robota s tlačovou hlavou.
  • Optimalizácia tlače: Testovanie rôznych stratégií aditívnej výroby na základe experimentálnych dát a simulácií.

 výstupy projektu:

  • Voľne prístupná databáza softvérových riešení pre veľkoformátovú aditívnu výrobu.
  • Absolvovanie odborných školení a certifikácií pre členov tímu v oblasti algoritmického modelovania.
  • Vybudovanie modernizovaného pracoviska LFAM a jeho prezentácia v rámci workshopov.

AKTUALITY

......

MATERIAL PRE VRAV

DodávateľInternetový linkObchodný názovTyp polyméruSkupina polymérovPlnivoHustota [g/cm³]Pevnosť v ťahu [MPa]Modul pružnosti [MPa]Tepelná odolnosť [°C]Spracovateľská teplota [°C]Odporúčaná teplota trysky [°C]Odporúčaná teplota podložky [°C]Typické aplikácie
Borealishttps://www.borealisgroup.com/Bormed™ PPPolypropylénPolyolefínyNeplnený0.925-351000-1500100-115200-230210-22080-90Zdravotnícke, priemyselné aplikácie
LyondellBasellhttps://www.lyondellbasell.com/Hostalen® PPPolypropylénPolyolefínyRôzne plnivá0.9-1.230-601200-3000100-160190-250200-24060-110Automobilový, obalový priemysel
SABIChttps://www.sabic.com/SABIC® PPPolypropylénPolyolefínySklenené vlákna1.0-1.240-602000-3500120-150210-240220-23080-100Automobilový, spotrebný priemysel
INEOShttps://www.ineos.com/Rigidex® HDPEPolyetylénPolyolefínyNeplnený0.9520-30800-120070-90180-220190-21060-80Priemyselné kontajnery, potrubia
Dowhttps://www.dow.com/DOWLEX™ PEPolyetylénPolyolefínyRôzne0.92-0.9610-30200-100060-100160-260170-25040-80Obaly, fólie, priemyselné diely
ExxonMobilhttps://www.exxonmobil.com/Exceed™ PEPolyetylénPolyolefínyNeplnený0.91-0.9415-25300-80060-90170-230180-22050-70Fólie, obaly, technické aplikácie
DSMhttps://www.dsm.com/Akulon® PA6Polyamid 6TermoplastySklenené vlákna1.1-1.460-903000-6000150-200230-260240-25080-100Automobilový, elektronický priemysel
BASFhttps://www.plastics.basf.com/Ultramid® PA6Polyamid 6TermoplastyRôzne plnivá1.1-1.550-1002500-8000150-220230-260240-25080-120Strojárstvo, automobilový priemysel
Evonikhttps://www.evonik.com/VESTAMID® PA12Polyamid 12TermoplastyNeplnený/Plnený1.0-1.240-601500-3000120-180200-240210-23070-90Zdravotnícke, športové vybavenie
Solvayhttps://www.solvay.com/Technyl® PA66Polyamid 66TermoplastySklenené vlákna1.2-1.670-1103000-9000180-260260-290270-28090-130Automobilový, elektronický priemysel
SABIChttps://www.sabic.com/CYCOLAC™ ABSABSTermoplastyNeplnený/Plnený1.0-1.235-501500-250080-100220-250230-24070-90Spotrebná elektronika, automobilový priemysel
INEOS Styrolutionhttps://www.ineos-styrolution.com/Novodur® ABSABSTermoplastyRôzne1.0-1.130-451400-240080-105220-260230-25070-90Domáce spotrebiče, hračky
Trinseohttps://www.trinseo.com/MAGNUM™ ABSABSTermoplastyRôzne modifikácie1.0-1.230-551600-270080-110220-250230-24070-90Automobilový, elektronický priemysel
Covestrohttps://www.covestro.com/Makrolon® PCPolykarbonátTermoplastyNeplnený/Plnený1.260-702200-2400120-140280-320290-310100-120Ochranné kryty, automobilové svetlá
SABIChttps://www.sabic.com/LEXAN™ PCPolykarbonátTermoplastyRôzne1.2-1.360-752300-2500120-145280-320290-310100-120Elektronika, zdravotníctvo
EMS-GRILTECHhttps://www.ems-griltech.com/Grilamid® TPETermoplastický elastomérElastoméryRôzne tvrdosti1.0-1.210-4050-50080-150180-260190-25060-90Tesnenia, hadice, športové vybavenie
Kraiburg TPEhttps://www.kraiburg-tpe.com/THERMOLAST® KTermoplastický elastomérElastoméryRôzne tvrdosti1.0-1.35-4010-50060-150170-250180-24050-80Automobilový, spotrebný priemysel
Huntsmanhttps://www.huntsman.com/IROGRAN® TPUTermoplastický polyuretánElastoméryRôzne tvrdosti1.1-1.320-50100-80080-120180-240190-23060-80Obuv, automobilové diely
BASFhttps://www.plastics.basf.com/Elastollan® TPUTermoplastický polyuretánElastoméryRôzne tvrdosti1.1-1.320-60100-90090-130190-250200-24070-90Fólie, profily, technické diely
Eastmanhttps://www.eastman.com/Eastar™ PETGPolyetyléntereftalát glykolom modifikovanýPolyesterNeplnený/Plnený1.2-1.340-601500-200070-80220-260230-25070-80Obaly, displeje, zdravotnícke pomôcky
Formfuturahttps://formfutura.com/EasyFil™ PLAPolylaktidPolyesterNeplnený/Plnený1.2-1.340-603500-400050-60190-220200-21060Prototypovanie, vzdelávanie
ColorFabbhttps://colorfabb.com/nGenPETG kopolymérPolyesterNeplnený/Plnený1.250-601800-200075-85220-240230-24070-80Funkčné prototypy, nástroje
Fillamentumhttps://fillamentum.com/CPEPolyesterNeplnený/Plnený1.245-551700-190070-80220-240230-24070-80Technické diely, prototypovanie
Sabichttps://www.sabic.com/NORYL™ GTXPolyphenylene ether + PolyamideEngineering ThermoplasticsRôzne plnivá1.1-1.350-702000-4000100-150250-300260-29090-120Automobilový, elektrotechnický priemysel
Celanesehttps://www.celanese.com/Hostaform® POMPolyoxymetylén (POM)Engineering ThermoplasticsNeplnený/Plnený1.450-702500-3500100-140190-230200-22080-110Presné diely, ozubené kolesá
DuPonthttps://www.dupont.com/Zytel® PAPolyamidEngineering ThermoplasticsRôzne plnivá1.1-1.750-100+2000-10000+100-260+230-300+240-290+80-150+Automobilový, elektronický priemysel
Arkemahttps://www.arkema.com/Rilsan® PA11Polyamid 11Engineering ThermoplasticsNeplnený/Plnený1.0-1.140-601500-2000120-150190-210200-21070-90Športové vybavenie, potrubia
igushttps://www.igus.eu/iglidur® i-SeriesRôzne polyméryŠpeciálne polyméryRôzne plnivá1.1-1.620-90500-400080-250závisí od materiáluzávisí od materiáluzávisí od materiáluLožiská, klzné prvky
Ultimakerhttps://ultimaker.com/Tough PLAPolylaktidPolyesterModifikovaný PLA1.2-1.350-602000-250060-70200-220210-22060Funkčné prototypy, nástroje
MatterHackershttps://www.matterhackers.com/PRO Series PETGPolyetyléntereftalát glykolom modifikovanýPolyesterVylepšený PETG1.2-1.350-701800-220075-85230-250240-25070-80Výroba nástrojov, funkčné diely
3DXTECHhttps://www.3dxtech.com/CarbonX™ CF PA6Polyamid 6TermoplastyUhlíkové vlákna1.2-1.380-1006000-8000150-180240-260250-26090-110Vysoko pevné diely, automobilový priemysel
ColorFabbhttps://colorfabb.com/XT-CF20PETG kopolymérPolyesterUhlíkové vlákna1.2560-702800-300080-90240-260250-25580-90Ľahké a pevné konštrukčné diely
Fillamentumhttps://fillamentum.com/Econyl® PA6Polyamid 6TermoplastyRecyklovaný PA61.1-1.250-702000-3000150-180230-250240-25080-100Udržateľné aplikácie
Prusa Researchhttps://www.prusa3d.com/Prusament PC BlendPolykarbonát zmesTermoplastyZmes PC1.18552100110270-290280-290100-110Technické diely, odolné prototypy
Kimyahttps://www.kimya.fr/PEKK-APolyetherketoneketoneVysoko výkonné polyméryNeplnený/Plnený1.3090-1003900320370-400380-410150-170Letecký, automobilový, medicínsky priemysel
Victrexhttps://www.victrex.com/VICTREX™ PEEKPolyether ether ketoneVysoko výkonné polyméryNeplnený/Plnený1.3-1.490-100+3500-4000+260+370-400+380-410+150-180+Letecký, automobilový, medicínsky priemysel
Solvayhttps://www.solvay.com/KetaSpire® PEEKPolyether ether ketoneVysoko výkonné polyméryRôzne modifikácie1.3-1.490-100+3500-4000+260+370-400+380-410+150-180+Letecký, automobilový, medicínsky priemysel
Ensingerhttps://www.ensingerplastics.com/TECAPEEK™Polyether ether ketoneVysoko výkonné polyméryRôzne plnivá1.3-1.690-1703500-10000260+370-400+380-410+150-180+Náročné priemyselné aplikácie
BASFhttps://www.plastics.basf.com/Ultrason® PSUPolysulfónVysoko

SOFTVÉR PRE VRAV

  • Pokroky v oblasti softvéru, materiálov a technológií naďalej rozširujú možnosti, ktoré možno dosiahnuť pomocou AV, čím sa táto technológia stáva čoraz viac neoddeliteľnou súčasťou moderných výrobných procesov. Každá z vyššie spomenutých  technológií zahŕňa unikátnu kombináciu výrobného princípu, použitého materiálu, hardvéru a softvéru. Pokroky v týchto oblastiach naďalej rozširujú možnosti, ktoré možno dosiahnuť pomocou 3D tlače. Ako bolo spomenuté v kapitole 1, jednou z aktuálnych tém je vývoj čoraz dokonalejšieho softvéru ktorý je neoddeliteľnou súčasťou pre-processingu  každej z technológií aditívnej výroby kedy je cieľom využiť jej plný potenciál za súčasného zohľadnenia hardvérových možností. Súčasťou fázy pre-processingu je okrem vytvorenia 3D modelu a jeho následnej konverzie do STL formátu, proces vytvorenia pokynov pre pohyb nástroja robota známy ako proces generovania G-kódu.

V súvislosti s VRAV sú pre užívateľa dostupne 3 možnosti generovania G-kódu:

    1 - Využiť voľne dostupne CAM softvéry (slicery) ktoré umožňujú užívateľovi generovať čisto rovinné vrstvy podobne ako pre desktopové tlačiarne a v prípade potreby využiť externý softvér pre post procesing.

    Softvéry ako : Ultimaker CURA slicer , Prusa slicer, Openslicer a Slic3r a iné

    2 - Využiť komerčné CAM softvéry  ktoré okrem generovania rovinných vrstiev umožňujú generovanie aj nerovinných vrstiev, vrstiev pod uhlom, často nevyžadujúci iný softvér ani post procesor a sú priamo prepojené s riadiacou jednotkou robota a tlačového extrúdera

    Softvéry ako: Ai buil – AiSync, Adaxis - Ada One, Dotxcontrol - 5Axi Slicer,

3D Printing Software - Aibuild Home

Program Robotics for Hybrid Manufacturing - ADAXIS

5 Axis Slicer – The first true multi-axis slicing software

3 - Vyvíjať vlastné softvérové riešenie / nekomerčné riešenia Softvérové riešenia v počiatočnej alebo výskumnej fáze : S^3-Slicer, Neural Slicer, EnochSlicer, MatatronSlicer, Rhino Grasshopper nástroje

Vývoj vlastných riešení vyžaduje vedomosti z pokročilej matematiky, programátorské zručnosti v jednom z jazykov ako je jazyk python ,C++  alebo Csharp, a v niektorých prípadoch softvér na následné spracovanie a prehliadanie G-kódu čo môže byť proces ktorý je pre ľudí s nedostatkom zručností náročný. Preto je vhodnou alternatívou využitie tzv. Vizuálnych programovacích jazykov (VPJ) ako je napríklad vizuálno-programovacie rozhranie  Grasshopper ako plugin softvéru  Rhinoceros 3D.

 

Využitie softvéru Rhinoceros 3D - Grasshopper vo VRAV

Grasshopper (GH) uľahčuje parametrizáciu grafického dizajnu a umožňuje vytvárať prakticky ľubovoľné tvary pomocou komplexného súboru matematických nástrojov. Jedna z pozoruhodných predností programu GH spočíva v jeho otvorenosti voči vývojárom tretích strán, čo im umožňuje navrhovať vlastné zásuvné moduly v rámci programu. Tieto zásuvné moduly sú prístupné prostredníctvom trhoviska pre GH, často sú k dispozícii zadarmo po získaní softvéru Rhinoceros. Bezproblémová interoperabilita medzi zásuvnými modulmi pluginy GH a softvéru Rhinoceros 3D rozširuje možnosti softvéru. Používatelia môžu vykonávať zložité operácie, ako je napríklad vytváranie sietí z pevných prvkov priamo v GH, využívať parametrické modelovanie B-rep, generovať body, vektory, riešiť priesečníky, vizualizovať dáta a mnoho iného. To umožňuje dynamické úpravy návrhu komplexných 3D objektov alebo jeho vzhľadu ktoré môžu byť automaticky aktualizované v rámci interoperability rozhrania VPJ GH a softvéru Rhinoceros 3D a následne analyzované užívateľom. Táto dynamická integrácia zefektívňuje proces navrhovania a ponúka flexibilitu a efektívnosť pri reagovaní na zmeny alebo optimalizáciu návrhu. Konštrukčný a analytický model možno prepojiť pomocou prezentovaného nástroja v rámci GH kde možno následne získať spätnú väzbu počas skúmania návrhu a spätne ju využiť na zlepšenie návrhu. Navyše cena softvéru Rhinoceros 3D s VPJ pluginom GH od spoločnosti McNeel Europe je výhodná práve pre výskumne a vývojové účely kedy môžu byť počiatočné náklady spojené so zavádzaním komerčne dostupných softvérových riešení privysoké. Cena softvéru pre komerčné využitie sa pohybuje okolo 995€ ktorú užívateľ zaplatí jednorazovo za aktuálne dostupnú verziu.

Moduly do pluginu GH je možne stiahnuť z oficiálnej stránky Food4Rhino. Obsahuje viac ako 1300 voľne dostupných modulov ktoré je možne rozdeliť do viac ako 30 kategórií  podľa oblasti využitia ako napríklad využitie pre Robotické aplikácie, simuláciu procesov obrábania, návrh v oblasti architektúry, lodného priemyslu, programátorských nástrojov, modelovania, prototypovania, renderingu, vizualizácie a mnoho ďalšieho. Voľné dostupné moduly možno kategorizovať ako:

  • voľne editovateľné- je možné modifikovať princíp ich fungovania a pristupovať k jednotlivým klastrom s funkciami a individuálne ich prispôsobiť
  • uzavreté – bez možnosti zmeny princípu ich fungovania a individuálneho prispôsobenia.
  • čiastočne editovateľné – pozostávajú z kombinácií voľných a uzavretých klastrov alebo iných modulov
Moduly je možné stiahnuť aj z iných stránok ako napríklad Git-hub a následne ich importovať do RG pluginu. V súvislosti s aditívnou výrobou sú na oficiálnej stránke www.food4rhino.com dostupné voľné aj uzavreté moduly ktoré na základe vstupných parametrov definovaných užívateľom generujú dráhy pohybu nástroja pre AV vo forme G-kódu. Ich rozdiel spočíva v možnostiach ktoré ponúkajú a to generovať výlučne rovinné vrstvy čím (sa nelíšia od voľne dostupných slicerov), generovať nerovinné vrstvy alebo kombinácia týchto možností. Prehľad bezplatných modulov do GH a ich možnosti sú uvedene v tabuľke nižšie: 
Názov modulu
Generovanie rovinných vrstiev
Generovanie nerovinných vrstiev
Voľne editovateľné
RhinoSlicer3r
Áno
Nie
Nie
Termite
Áno
Nie
Nie
NieDroid
Áno
Nie
Nie
Mamba
Áno
Nie
Nie
Concre3Dlab
Áno
Nie
Nie
Silkworm
Áno
NIe
Nie
Freeslicer
Áno
Nie
Áno
Xylinus
Áno
Nie
Áno
Griffin
Áno

Áno
čiastočne
Non-planar3D

Áno
Áno
Áno

ODBORNÉ PUBLIKÁCIE NA TÉMU robotickej veľkorozmernej 3D tlače

Prehľad literatúry (36 publikácií) – textová verzia

Active curved surface deforming of flexible conformal electronics by multifingered actuator

Jiankui Chen; Sihui Yang; Yiqun Li; Yongan Huang; Zhouping Yin
Huazhong University of Science and Technology (HUST), China

Additive Manufacturing via Tube Extrusion (AMTEx)

Nicholas Hopkins; Ruben Janse‑van‑Vuuren; Hadley L. Brooks
University of Central Lancashire (UCLan), UK

Infrared preheating to improve interlayer strength of Big Area Additive Manufacturing (BAAM) components

Vidya Kishore; Christine Ajinjeru; Andrzej Nycz; Brian Post; John Lindahl; Vlastimil Kunc; Chad Duty
University of Tennessee, Knoxville; Oak Ridge National Laboratory (MDF); Purdue University

Designing for Big Area Additive Manufacturing: Design rules and queue time analysis

Alex C. Roschli; Katherine T. Gaul; Alex M. Boulger; Brian K. Post; Phillip C. Chesser; Lonnie J. Love; Fletcher J. Blue; Michael C. Borish
Oak Ridge National Laboratory (Manufacturing Demonstration Facility)

3D Printing of Nonplanar Layers for Smooth Surface Generation

Jan Ahlers; Lucas Wasserfall; Norman Hendrich; Jianwei Zhang
TAMS, Department of Informatics, University of Hamburg, Germany

3D Printing of Objects with Continuous Spatial Paths by a Multi‑Axis Robotic FFF Platform

Yuan (Yujie) Yao; Yichi Zhang; Mohamed Aburaia; Maximilian Lackner
Shanghai University; University of Applied Sciences Technikum Wien

RoboFDM: A robotic system for support‑free fabrication using FDM

Chenming Wu; Chengkai Dai; Guoxin Fang; Yong‑Jin Liu; Charlie C. L. Wang
Tsinghua University; TU Delft Robotics Institute

A Framework for Large‑Scale Fused Pellet Modeling (FPM) by an Industrial Robot

Zhou Wang; Jian Zhang; Ming C. Leu
Missouri University of Science and Technology, USA

A novel 6‑axis hybrid additive‑subtractive manufacturing process: Design and case studies

Lin Li; Azadeh Haghighi; Yiran Yang
UK institutions (e.g., University of Manchester)

A novel rapid additive manufacturing concept for architectural composite shell construction inspired by the shell formation in land snails

Benjamin Felbrich; Frank Wulle; Christian Allgaier; Achim Menges; Alexander Verl; Klaus‑H. Wurst; Johannes H. Nebelsick
Institute for Computational Design and Construction (ICD), University of Stuttgart, Germany

RESEARCH ARTICLE

Connor David Armstrong, Stuart Macrae Montgomery, Liang Yue, Frédéric Demoly,
The George W. Woodruff School of Mechanical Engineering ; Georgia Institute of Technology ; Renewable Bioproducts Institute

Advances in robotics for additive/hybrid manufacturing: robot control, speech interface and path planning

Advances in robotics for additive/hybrid manufacturing: robot control, speech interface and path planning
Downloaded by University of Sussex Library At 16:43 21 April 2018 (PT) ; Department of Mechanical Engineering, Universidade de Coimbra, Coimbra, Portugal, and ; The authors want to thank their affiliated institutions (University of

An Additive Manufacturing Path

Jan Tommy Gravdahl, ITK
Norwegian University of Science and Technology ; Department of Engineering Cybernetics

Analysis of tool path optimization in large scale

@Gregory Dreifus, 2020.
Submitted to the Department of Mechanical Engineering ; MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Additive Manufacturing 8 (2015) 78–87

Robert J.A. Allen ∗, Richard S. Trask
Advanced Composites Centre for Innovation and Science (ACCIS), Department of Aerospace Engineering, University of Bristol, Queen’s Building, University

Additive Manufacturing 33 (2020) 101099

Eduardo Meraz Trejoa,b, Xavier Jimeneza,b, Kazi Md Masum Billaha,b, Jonathan Seppalac,
a Department of Mechanical Engineering, The University of Texas at El Paso, El Paso, TX 79968, USA ; b W.M. Keck Center for 3D Innovation, El Paso, TX 79968, USA ; c Materials Science and Engineering Division, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899, USA

Solid Freeform Fabrication 2016: Proceedings of the 27th Annual International

Joseph R. Kubalak1,2, Craig D. Mansfield4, Taylor H. Pesek3,
1Design, Research, and Education for Additive Manufacturing Systems Laboratory ; 2Mechatronics and Autonomous Vehicles Laboratory ; 3Terrestrial Robotics Engineering and Controls Laboratory

Design of the 3D Printhead with Extruder for

TEM Journal. Volume 8, Issue 3, Pages 709-713, ISSN 2217-8309, DOI: 10.18421/TEM83-02, August 2019.
Technical University of Košice, Faculty of Manufacturing Technologies with a seat in Prešov, ; Technical University of Košice, Faculty of Manufacturing ; the Institute for

Downloaded from SAE International by Yogesh Kumar, Wednesday, November 27, 2024

Downloaded from SAE International by Yogesh Kumar, Wednesday, November 27, 2024
1National Institute of Technology Patna, Department of Mechanical Engineering, India

Proceedings of the ASME 2016 International Design Engineering Technical Conferences and

August 21-24, 2016, Charlotte, North Carolina
Florida Institute of Technology ; Florida Institute of Technology ; Florida Institute of Technology

Highly Informed Robotic

Though robotic 3D printing technology is currently undergoing rapid development, most of the
Tsinghua University ; University of Science and ; University of Science and

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/346018163

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/346018163
National and Kapodistrian University of Athens ; National Technical University of Athens ; aCore Department, National and Kapodistrian University of Athens, Psachna Eyvoias 34400, Greece

Implementation of a robot control architecture for additive manufacturing applications

Filipe Monteiro Ribeiro, J. Norberto Pires, Amin S. Azar,
Downloaded by Iowa State University At 10:13 21 March 2019 (PT) ; Downloaded by Iowa State University At 10:13 21 March 2019 (PT)

Missouri University of Science and Technology

et. al. For a complete list of authors, see https://scholarsmine.mst.edu/mec_aereng_facwork/4352
Missouri University of Science and Technology ; Missouri University of Science and Technology ; Mechanical and Aerospace Engineering Faculty

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/329730101

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/329730101
Brno University of Technology ; Brno University of Technology ; Brno University of Technology, Faculty of Mechanical

Large-format fused deposition additive

Cádiz, Spain
Mechanical Engineering and Industrial Design Departmen, Engineering School, Cádiz University, Cádiz, Spain, and ; Material Science, Metallurgic Engineering and Inorganic Chemistry Department, IMEYMAT, Facultad de Ciencias, Cadiz University,

3D PRINTING AND ADDITIVE MANUFACTURING

Volume 9, Number 3, 2022
1Digital Building Technologies, Institute of Technology in Architecture (ITA), Faculty of Architecture, ETH Zurich, Zurich, ; 2Polyhedral Structures Laboratory, Weitzman School of Design, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania, USA.

Composites Science and Technology 266 (2025) 111179

, Hongtao Wang a, Ning Dai a,b,*, Kanghui Zhou a, Hongyu Chen a, Jun Liu a
a College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing, 210000, China ; b Jiangsu Innovation Center of Advanced Composite Technology and Equipment, Nanjing, 210000, China

Printing Compound-Curved Sandwich

{eric.peterson,bkaur003}@fiu.edu
Florida International University, 11200 S.W. 8th St., Miami, FL, USA ; Abstract. A research team at Florida International University Robotics and Dig- ; profile projects including the University of Stuttgart ICD/ITKE Research Pavilions

Robot assisted additive manufacturing: A review

Pinar Urhal; Andrew Weightman; Carl Diver; Paulo Bartolo
School of Mechanical, Aerospace and Civil Engineering, The University of Manchester, UK

Robotic additive manufacturing process simulation – towards design and analysis with building parameters in consideration

George Q. Zhang; Anders Spaak; Carlos Martinez; Daniel T. Lasko; Biao Zhang; Thomas A. Fuhlbrigge
ABB US Corporate Research Center; ABB Robotics RobotStudio division

Robotic Multi‑dimensional Printing Based on Structural Performance

Philip F. Yuan; Hao Meng; Lei Yu; Liming Zhang
Tongji University; Archi‑Union Architects; Tsinghua University

Robotic System for Additive Manufacturing of Large and Complex Parts

T. Felsch; U. Klaeger; J. Steuer; L. Schmidt; M. Schilling
Fraunhofer IFF; Glamaco Engineering GmbH; TU Ilmenau; 3D‑Schilling GmbH

Robotized Additive Manufacturing of Funicular Architectural Geometries Based on Building Materials

Othman Lakhal; Taha Chettibi; Abdelkader Belarouci; Gerald Dherbomez; Rochdi Merzouki
CRIStAL, CNRS‑UMR 9189, University of Lille, France

3D Printing Polymeric Materials for Robots with Embedded Systems

Ray Noel Medina Delda; Rex Balisalisa Basuel; Rodel Peralta Hacla; Dan William Carpiano Martinez; John‑John Cabibihan; John Ryan Cortez Dizon
Bataan Peninsula State University; Pangasinan State University; Qatar University

...


Ďalšie informacie o projekte

Trvanie projektu:

Projekt je rozdelený do piatich pracovných balíkov a realizuje sa v časovom horizonte 24 mesiacov.

Pracovné balíky: 

PB1: Analýza LFAM – Zhodnotenie aktuálnych trendov, technológií a materiálov pre veľkoformátovú aditívnu výrobu a vytvorenie databázy dostupných riešení.

PB2: Preprocesing dát – Optimalizácia softvérových nástrojov na generovanie dráh tlače a príprava metodiky na efektívne spracovanie vstupných modelov.

PB3: Vývoj algoritmov – Návrh a testovanie algoritmov pre efektívne generovanie dráh tlače s dôrazom na úsporu materiálu a skrátenie výrobných časov.

PB4: Implementácia LFAM – Integrácia modernizovaných softvérových a hardvérových riešení do existujúcich výrobných procesov a validácia technologických inovácií.

PB5: Experimentálne testovanie – Overenie a optimalizácia parametrov veľkoformátovej 3D tlače prostredníctvom testovacích výtlačkov a analýzy ich kvality.


Očakávané prínosy:

Projekt prinesie významné inovácie v oblasti veľkoformátovej 3D tlače a aditívnej výroby, čo môže mať široký dopad na priemysel, výskum a ekologické aspekty výroby. Medzi hlavné prínosy patria:

  • Zvýšenie efektivity výroby: Implementácia pokročilých algoritmov umožní rýchlejšiu a presnejšiu tlač s minimalizáciou odpadu a nižšími nákladmi na materiál.
  • Zlepšenie kvality a spoľahlivosti výrobných procesov: Optimalizácia dráh tlače a parametrizácia tlačových podmienok povedie k vyššej rozmerovej presnosti a lepšej mechanickej odolnosti výtlačkov.
  • Podpora udržateľnosti a ekológie: Využitie recyklovaných materiálov a efektívnejšie hospodárenie so vstupnými surovinami prispeje k environmentálnej udržateľnosti výroby.
  • Inovácie pre priemysel: Výstupy projektu môžu byť aplikované v oblastiach ako automobilový, letecký a stavebný priemysel, kde je dopyt po veľkoformátových 3D tlačených komponentoch.
  • Rozvoj odborných kompetencií: Projekt prispeje k rozšíreniu znalostí a praktických skúseností tímu v oblasti LFAM, čo posilní konkurencieschopnosť pracoviska a jeho zamestnancov.
  • Transfer poznatkov do praxe: Výsledky výskumu a technologické riešenia budú prezentované na odborných konferenciách, workshopoch a školeniach pre priemyselných partnerov.

Projekt podporený: 

Výzva: 09I03-03-V04 „Štipendia pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4“.

I. Všeobecné informácie o projekte

Názov projektu:

Výskum veľkorozmernej aditívnej výroby na báze technológie FGF s využitím priemyselných robotov.

Akronym projektu:

VRAV

Kód projektu:

Názov programu:

Plán obnovy a odolnosti SR

Komponent:

9. Efektívnejšie riadenie a posilnenie financovania výskumu, vývoja a inovácií Plánu obnovy a odolnosti Slovenskej republiky

Investícia:

3. Excelentná veda

Schéma pomoci

Schéma štátnej pomoci na podporu výskumu, vývoja a inovácií v rámci komponentu 9 Plánu obnovy a odolnosti SR č. SA.106633

Anotácia projektu

Aditívna výroba sa dnes považuje za nový fenomén 21. storočia. Aditívna výrobná technológia založená na digitálnych 3D CAD dátach umožňuje vytvoriť fyzický model postupným vrstvením materiálu. Jedným z trendov je zvyšovanie objemu stavebného priestoru 3D tlačiarní používaných v aditívnej výrobe (AV). Predkladaný projekt výskumu je zameraný na oblasť výskumu veľkorozmernej  robotickej 3D tlače s využitím technológie Fused Granular Fabrication (FGF)  z materiálov na báze kompozitov, biokompozitov a recyklovaných materiálov. Riešenie projektu je logicky rozčlenené do šiestich fáz, sledujúc ciele stanovené v projekte. V úvodných fázach projektu bude problematika aditívnej výroby pomocou  priemyselných robotov komplexne a hĺbkovo rozanalyzovaná, za účelom získania uceleného pohľadu a naplnenia prvého a druhého cieľa projektu. Získané poznatky budú následne aplikované pri riešení cieľov projektu: návrh algoritmu preprocesingu vstupných dát pre 3D tlač, úprava a modernizácia pracoviska robotickej veľkoformátovej tlače a optimalizácia 3D tlače. Komplex získaných poznatkov a skúsenosti bude v záverečnej fáze projektu využitý pri riešení prípadových štúdii v spolupráci s partnermi z priemyselnej praxe.

Zvolený prístup riešenia vychádza  zo skúseností hlavného riešiteľa projektu doc. Gajdoša a dostupnosti infraštruktúrneho vybavenia na hostiteľskej organizácii kde riešiteľ projektu pôsobí už viac ako 20 rokov. Predložení projekt umožní modernizáciu zariadenia priamo súvisiaceho s riešením projektom (pracovisko veľkorozmernej robotickej 3D tlače), perspektívne umožňujúceho pokračovanie výskumu aj po jeho ukončení. Medzi priame benefity a výstupy  projektu môžeme zarátať aj profesionálny rast riešiteľa a riešiteľského tímu.

Projekt naplnením cieľov z hľadiska celoeurópskej úrovne prispeje k riešiť kľúčové priority EÚ, ako sú technologické inovácie, udržateľnosť a hospodárska konkurencieschopnosť.

 
 

Doba riešenia projektu:  9/2024 – 7/2026

Riešiteľský tím:

Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Ivan Gajdoš, PhD. 

Riešitelia: Ing. Pavol Štefčák 

                  Ing.  Patrik Pilát 

                  Ing. Viliam Kapraľ



Kontaktné informácie: