挑战

Harvestance 是一家专门从事增材制造的设计与工程服务公司，专注于为汽车、半导体、制鞋和食品技术等各种行业提供 3D 打印设计解决方案 (DfAM) 与服务。Harvestance 收到许多客户咨询，要求为协作机器人设计并制造轻便、坚固的定制夹爪，*终实现生产线的自动化。

传统的铝制夹爪通常很重，限制了本可抓握的工件重量，并且会耗费更多能源。Harvestance 的客户，包括协作机器人用户和机器人系统集成商，指出了几项痛点：

机器人用户和系统集成商的痛点

• 1、协作机器人的载重量通常只限于 20 千克。由 CNC 加工制成的传统铝制夹爪通常为 1 至 2 千克甚至更重，夹爪重量是反映机器人处理能力的一个重要部分，会限制其能够处理的工件重量。
• 2、作业现场的条件各不相同，因此需要采用定制夹爪。然而，由于传统方法成本较高并且制造时间较长，加上几何形状和条件非常复杂度，定制夹爪*具挑战。
• 3、附有多个吸盘的气动夹爪需要配备大量真空管，这可能会干扰机器人的移动。
• 4、若要针对每种使用条件组合设计定制夹爪，就不易保持价格竞争力。

“我们采用 Markforged 的 CFR 3D 打印技术，开发轻盈坚固且交货时间和价格具有竞争力的机械臂夹爪，进一步扩展业务。”

– Seungjae Leem，Harvestance 首席执行官

解决方案

“我们相信 3D 打印完全可以解决这些痛点。我们选择 Markforged 复合 3D 打印技术来减轻夹爪重量，同时提高强度和刚度，优化性能，”Harvestance 首席执行官 Seungjae Leem 解释道。

Harvestance 首先专注于轻量化设计，将压缩空气源至吸盘的真空通道直接集成至夹爪主体，从而实现一触式安装，无需外部管道。他们采用各种设计方法提高 3D 打印零件的品质和效率，例如通过重新设计*大程度地降低表面粗糙度，以及打造可自我支撑的内部真空通道等。这种方案不仅能提高零件品质，还可减少时间和降低成本。

零件材料对于夹爪等工厂生产工具至关重要。Leem 先生及其工程团队对各种打印机和材料进行了测试，包括熔丝制造 (FFF)、立体光刻成型 (SLA)、选择性激光烧结 (SLS) 和粉末床熔融 (PBF) 等。只有采用 Markforged 打印机以及 Onyx 和碳纤维增强材料才能满足这些零件认证所需的弯曲和冲击强度。

Markforged 还具有另一项优势，即表面质量**。Harvestance 评估过的所有其他 3D 打印机，打印的零件都需要进行后续处理，例如熔化支撑结构、去除粉末、清洗固化或抛光等。但是 Markforged 打印的零件从打印床取下即可使用，没有任何延迟，也无需额外的后续处理人工成本。

“我们选择 Markforged 复合 3D 打印技术来减轻夹爪重量，同时提高其强度和刚度，优化性能。”

– Seungjae Leem，Harvestance 首席执行官

Harvestance 在需要打印大型工具时，例如打印用于码垛的定制夹爪，以及用于大型工业机器人的重型取送工具，便会选用 Markforged FX20。FX20 速度更快，生产速度可提高 3 到 4 倍。

“使用 Markforged 3D 打印技术后，夹爪重量与标准商业夹爪相比减轻了 80%，而交货时间与传统 CNC 制成的夹爪相比，也从两周缩短成两天，”Harvestance 首席执行官 Seungjae Leem 表示。

Harvestance 使用连续碳纤维和玻璃纤维增强夹爪主体的底部，打造坚固轻盈的夹爪，处理重型工件也不会变形。

“Markforged 可以提供高强度材料 (Onyx)、连续纤维增强技术、出色的表面光洁度、简单的后续处理，一直是我们的理想合作伙伴。我们的工程师可以完全专注于自己的工作，专心开发产品，无需担心机械属性、后续处理负担或品质问题。”Leem 补充道。

“使用 Markforged 3D 打印技术后，夹爪重量与商业夹爪相比减轻了 80%，而交货时间与传统 CNC 制成的夹爪相比，也从两周缩短成两天。”

– Seungjae Leem，Harvestance 首席执行官

未来展望

Harvestance 计划运用其机械设计能力、DfAM 解决方案以及 Markforged 复合 3D 打印技术，开发并推出一种价格实惠、重量轻盈却十分坚固的定制夹爪。

他们目前可根据客户特定需求提供量身打造的机械臂夹爪，*终目标是根据每个客户的情况，不受时间和地点限制地快速提供定制零件。他们首先开发了用于自动设计定制夹爪的算法，现在正打造一个线上平台，供客户设计、订购夹爪和付款。这一举措的覆盖范围正在扩展，很快就会扩展至指形夹爪和夹爪**等产品。

除了实现设计自动化之外，对于通过线上 3D 打印服务平台订购的零件，Harvestance 还以 Markforged Digital Forge 平台实现其生产系统的自动化。

“Markforged 先进的技术和简单的生产流程对于开发并拓展我们的机械人臂端工具业务非常重要。我们相信 Digital Forge 平台未来能进一步协助我们简化运营并使运营更加现代化。”

– Seungjae Leem，Harvestance 首席执行官