Robotisk additive manufacturing: Testing og evaluering av generering av kurvede lag

Abstract

Additive manufacturing (AM), mer kjent som 3D-printing, er den siste av totalt tre teknologier brukt ved produksjon i dag. Teknologien går ut på å ”bygge” deler ved å akkumulere materiale punkt for punkt, lag for lag. Noen utfordringer relatert til denne måten å produsere deler på gjenstår å løses før teknologien kan bli ansett som en generell produksjonsteknologi. Grunnet dette, er teknologien i dag mest brukt til å lage prototyper, som er tidlige versjoner av produkter under utvikling. I denne oppgaven undersøker vi et nytt robotisk AM system som har blitt utviklet for å overkomme mange av utfordringene knyttet til AM. Systemet har tidligere blitt brukt til å produsere komplekse objekter uten støttestrukturer. Den nye robotiske tilnærmingen til AM baserer seg på å dekomponere et objekt i kurvede lag og realisere objektet ved å dekke disse lagene med materiale. For å videre identifisere viktige egenskaper ved det nye systemet, har metodene for å dekomponere objekter blitt implementert og kjørt på forskjellige test-objekter. Simuleringsresultatene avdekker både styrker og svakheter tilknyttet det nye sys- temet. For å sette systemet i kontekst så har resultatene også blitt sammenlignet med kommersielt populære dekomposisjons-metoder.

Additive manufacturing (AM), often referred to as 3D printing, is one of a total of three common manufacturing technologies of today. It is based on building a part by the accumulation of material, point by point, layer by layer. The further development of the manufacturing technology does, however, face some challenges in order for it to be a general manufacturing technique. Therefore it is today mostly used for making prototypes of early versions of parts or products. In this thesis, we investigate a new robotic AM system that has been developed in order to overcome many of the challenges associated with AM. The system has previously produced promising results in research, where it have been used to manufacture objects of complex shapes in a support-free manner. The new robotic approach to AM is based on dividing an object into curved layers and covering each layer with material in order to realize the object. In order to further identify important properties of the newly proposed system, methods for dividing objects into layers have been implemented and run on different test objects. The simulation results uncover both strengths and weaknesses in the new system. For the sake of context, the results are also compared to traditional slicing methods commercially used today.