羅賓（ROBIN）末端執行器
羅賓（ROBIN）機器人注塑機二次成型CFRP管圖片來源：Anybridge GmbH
Anybridge GmbH（德國德累斯頓）是德累斯頓大學輕量化工程與聚合物技術研究所（ILK）的子公司。
ILK與工業界合作開發新的輕質技術，重點是增強聚合物復合材料。Anybridge首席商務官Michael Stegelmann表示：“我們兩年前開發了這種用于生產混合組件的機器人注塑機。”?；旌辖M件是指用注塑塑料對結構進行功能化，例如復合管或金屬電動汽車底盤，以形成局部連接點、加強筋等。
這種工藝被稱為二次成型或混合注射成型，在過去的5-6年里得到了很多關注，但在更傳統的形式中——在帶有附加注射單元的成型機中的鋼模具。
Anybridge基本上將這種設置小型化為上圖和下圖視頻中庫卡機器人上的紅色和黑色 C 形末端執行器。其結果是革命性的，使拉擠或擠壓件能夠在離開成型模具時進行二次成型，或者使大型結構在沿著裝配線向下移動時進行功能化。
ROBIN-機器人注塑機
ROBIN-robotized injection molding是“機器人注塑機”的縮寫，于2019年在德國杜塞爾多夫的K展會上首次亮相。Stegelmann說：“我們去年成立了這家公司，現在正在與客戶合作，使用該設備建立試點生產線。”。他解釋說，這個概念是通過使用小型注射工作站和可以快 速更換的緊湊、廉價的成型工具來減少注塑機的質量。
碳纖維增強聚合物組件可減輕羅賓（ROBIN）末端執行器的重量。
Stegelmann解釋道：“羅賓（ROBIN）末端執行器包括一個由碳纖維復合材料制成的C形框架，在外面你可以看到一個鋁框架。” “該框架包含輕型鎖定系統，可在注塑過程中處理從模具上側到下側的高達12噸的加載力。”羅賓（ROBIN）還可以在大型結構上伸出1米的懸臂。“這是我們在 ILK的專業知識——如何以正確的方式使用碳纖維和輕質材料。” 注射成型的傳統方法需要大型壓力機和昂貴的成型工具。因此，它僅限于大批量生產。相比之下，羅賓 （ROBIN）能夠在較大的部件上制造小系列或多個不同 的成型件。Stegelmann指出：“原理是，我們在機器中具有如此大的靈活性，幾乎可以對任何復合材料或結構進行功能化。”
Anybridge的移動注射成型方法為各種功能化提供了一種負擔得起的手段，例如緊固件和LED燈的插入件、局部加強件和定制的端部配件，用于復合管、管材、型材、板材甚至更大的結構，為未來的制造提供了所需的靈活性。圖片來源：Anybridge GmbH
Stegelmann解釋道：“我們試圖最小化模具的尺寸 以降低成本，所以你只需要幾千歐元就可以制造模具。” “這允許一個集成的快速更換系統，因為只需要更換一個小的模具區域。例如，我們的想法是，你有一條裝配線，可以快速更換模具，并在生產線的兩個不同側面上做不同的零件。你可以使用兩個羅賓（Robin）系統或一個羅賓（Robin）系統來快速更換模具。因此，你有很高的靈活性。” 這種尺寸的減小確實限制了可以二次成型的區域。Stegelmann說：“目前，我們的注射量限制在50-60克。” “我們開發的羅賓（ROBIN）重量僅為140公斤，這使得使用更小、更實惠的自動化成為可能。我們現在正專注于管道和型材的功能化，并在更大的結構中添加更小 的元件。”
在二次成型中實現良好的粘合
“這實際上是我們的背景，”Stegelmann說，他指的是Anybridge的四位聯合創始人。“在過去的10年或15年里，我們在許多項目中都這樣做了，將不同的材料結 合在一起，找到合適的粘合方式。我攻讀了擠出工藝博士學位，當你將不同的物質結合在一起時，這總是很有挑戰性的。你總是需要一些額外的粘合準備，如等離子體處理或激光處理，以改變表面結構，尤其是當將塑料粘合到一起時 r 加強塑料到金屬上。復合材料更容易一 些，因為你可以將注塑材料中的聚合物基質與基底相匹 配。”
例 如 ， 在 下 面 顯 示 的 二 次 成 型 管 中 ， Mitsui Chemicals Europe（Dusseldorf，德國）提供了碳纖維增強聚丙烯（PP）單向（UD）帶，INOmeta（Herford， 德國）使用這些帶生產復合管，然后 Anybridge 對其進 行二次成型。Stegelmann 說：“功能化與管道的材料相同。” “我們用未增強和碳纖維增強的PP材料進行了 二次成型，也用玻璃纖維增強。使用羅賓（ROBIN），您 可以用市場上的任何熱塑性材料進行制造。”
后者就是Anybridge幫助其客戶進行測試的原因。
Stegelmann指出：“我們的客戶不確定他們的材料是否會相互粘合。” 。“我們要求他們給我們發送一些材料， 然后我們制作一些小的、簡單的結構進行測試。我們有一個用于加強肋的小模具，可以將模具注射到不同的板上。例如，如果客戶給我們發送了一些復合板的樣品， 我們可以用他們的注塑材料在這些板上進行二次成型。這是第一步，我們對不同材料的結合行為進行了可行性研究。之后，我們可以做一些分析，并為優化提供建議。”
潛在應用
羅賓（ROBIN）用于對由CFRP和其他材料制成的管道和卡套管進行功能化。
Stegelmann說：“我們仍在探索應用，但我們最初 是在研究管道和型材。” Stegelmann說：“我們的想法之一是將不同的結構依次帶到這些連續的、可能非常長的形狀上。” “因此，元素可以直接應用于管道。INOmeta和Herone（德國德累斯頓）已經在使用這些 概念以集成軸向連接系統并形成配合齒輪。這在航空行業也可能很有趣，因為在航空行業，您需要各種剛度增強功能，并且可能需要添加附件等功能。此外，例如，您可能有桁條或框架，但長度有許多變化。有了我們的技術，就有可能保持高水平的自動化，只需將您正在功能化的元件從一個零件更改到下一個零件。”
“大型組件也有潛力，”Stegelmann說。“過去幾年，我 們在 ILK 工作，使用鋼、塑料和復合材料開發了許多不 同的混合動力部件。我們可以看到，結構框架和底盤上的二次成型夾子對于組裝是有意義的。隨著電動汽車和氫系統的發展，我們看到，使裝配線和工藝盡可能靈活， 為各種不同的租用未來可能需要的組件。使用羅賓 （ROBIN），您可以很容易地調整局部增強，以進行裝配，也可以調整結構的剛度。然而，我們希望將這種能 力擴展到汽車和航空航天之外。我們的想法是讓小公司更能負擔得起，并使這種混合技術能夠在其他領域和其他應用中實現較小的數量。”
注：原文見，《 Robotic injection molding for functionalized composites 》 2021.6.16
