Off-line robot programming for metal additive manufacturing using robot external axis

Abstract

Robotics is destined to become the supporting technology that promotes the connection between the digital and the physical world. In an extremely competitive industrial environment, automated manufacturing is a key factor for any operation that seeks maximum efficiency, safety, and competitiveness. Despite its convenience, for certain functions, a robot is limited by its own axis system. The introduction of a coordinated system, with the external axis, allows flexibility and expansion of the robot's work zone in companies production lines.This thesis comprises the manipulation of external axes of a robotic cell applied to additive manufacturing. Offline programming methods are used in a virtual environment to assist the construction of an aircraft engine part using one of the direct energy deposition methods. The work carried out was focused on the production of a particular feature of an aircraft engine part, denominated here as Rim Part, which was initially tested on the RoboDK simulation software. During the tests, it was possible to conclude that the proposed impositions presented strong barriers to their production and for these reasons, it was necessary to change the approach, using macro programming, in C# language, to improve the coordinated movements between robots. With this method, simultaneously with the generated graphic interface, the production of the requested part was visualized, thus obtaining a very satisfactory result and without collisions between the two robots.

A robótica está destinada em tornar-se a tecnologia de suporte que promove a ligação entre o mundo digital e o físico. No meio industrial extremamente competitivo, a manufatura automatizada é um fator chave para qualquer operação que procure máxima eficiência, segurança e competitividade. Apesar da sua conveniência, para certas funções, um robô por si só é limitado pelo seu próprio sistema de eixos. A introdução de um sistema coordenado, com eixos externos, permite flexibilizar e expandir a zona de trabalho do robô nas linhas de produção das empresas. Esta tese compreende a aplicação de eixos externos num robô em manufatura aditiva e diferentes métodos de programação off-line num ambiente virtual, com o objetivo de auxiliar a construção de uma peça de um motor de avião utilizando um dos métodos de deposição direta de energia apresentados. O trabalho realizado foi focado na produção de uma feature em particular, designada por Rim Part, que inicialmente foi testado no software de simulação RoboDK. No decorrer dos ensaios, permitiu-se concluir que as imposições propostas apresentavam fortes barreiras à sua produção e por estes motivos, foi necessário mudar de abordagem recorrendo-se à programação de macros, em linguagem C#, para permitir os movimentos coordenados entre robôs. Com este método, juntamente com a interface gráfica gerada, foi possível a visualização da produção da parte requerida obtendo-se assim, um resultado bastante satisfatório e sem colisões entre os dois robôs.