德国GIMATIC吉玛泰克机械夹爪气缸
平行自定心气动机械手，2 爪，2/8 bar，M5

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用于未来建筑工地的 3D 混凝土打印机中的换刀装置。

封面故事

如果：您可以使用符合您愿望的单个混凝土部件来建造您的房屋，同时减少二氧化碳排放，会发生什么？Printstones 初创公司知道如何做到这一点：其移动 3D 打印机可以直接在建筑工地上制造单个混凝土部件。Gimatic 的换刀系统在工业自动化领域广为人知，可提供所需的灵活性。

这家来自维也纳的初创公司 Printstones 自 2017 年以来一直致力于建筑行业的自动化。重点是开发一种 3D 打印工艺，用于在建筑工地上自动制造混凝土物体，该工艺通过两个不同寻常的特征而脱颖而出。它是可移动的，可以打印建筑工地使用的混凝土和其他水泥材料。因此，传统的模板板已成为过去。Herwig Hengl 博士是维也纳技术大学衍生公司的创始人。大约五年前，当他在材料与结构力学研究所工作时，他第一次接触到增材制造。“我们在开发一种可用于分析受力部件的张力和变形的模拟工具时提出了这个想法。为了验证仿真结果，首先必须重新创建虚拟组件并施加应力。由于这是一个非常昂贵且耗时的过程，我们寻找一种直接从 3D 模型以自动化方式制造零件的方法“，这位年轻的企业家回忆道。理想情况下，这当然应该直接在最终使用地点——未来的建筑工地进行。Printstones 创始人的商业理念在 INITS 大学孵化器的选拔过程中击败了其他 200 家初创公司。然后通过定性和定量实验验证了商业模式，并启动了"Printstones X1“的开发。

满足自身需求的潜在应用

Gimatic Vertrieb GmbH 为 3D 打印机提供换刀系统。Hechingen 的人们一直对不寻常的应用持开放态度，这些应用不一定是大规模应用。总监 Johannes Lörcher 甚至看到了这种应用实例的应用：“3D 打印正变得非常流行，关于建筑行业新发展的报道也越来越多。我发现打印积木的想法很棒，尽管由于法规原因，打印砖块还不可能。但在我们目前位于 Hechingen 的新建筑中，我们可能很快就需要为许多铺路石表面配备一台打印机"。Johannes Lörcher 预计，通过协作机器人的进一步发展，这些应用将在非工业领域强劲增长。

一立方米的混凝土，具有自由几何形状

Printstones X1 是用于建筑工地的移动 3D 打印机的早期原型。目前，它可用于打印尺寸约为 1 m3 的混凝土构件。该机器人可以在室内和室外使用。该机器人通过使用计算机控制的定位过程在连续的层中精确定位和固化定义的材料体积，从而无需传统的模板。3D 打印过程包括两个一般步骤：3D 建模和组件打印。在路径生成过程中，采用不同的方法来生成机器人轨迹。一般来说，每一层都由一个外轮廓和一个填充图案组成，填充图案可以采用蜂窝结构或空间填充曲线的形式。材料是通过上游迷你混凝土厂全自动制备的。在打印过程中可以改变配方，例如用更坚固的材料打印高应力区域。该技术还可用于以各种形式打印批量 1 的建筑构件。

具有关键作用的换刀装置

正如创始人所说：“Gimatic 是最早欣赏 Printstones 潜力的公司之一，并为我们提供了量身定制的产品"。目前，Printstones X1 不仅具有 3D 打印喷嘴，还具有另一种用于测量打印基材的工具。因此，换刀装置是系统的重要组成部分，是刀具之间全自动更换所必需的。“这个应用程序再次表明，与本地联系是多么方便"，Johannes Lörcher 回忆道。“在最初与 Printstones 联系后，我们的技术顾问、格拉茨分公司的 Lars Janser 访问了这家位于维也纳的初创公司，为年轻企业家提供了建议并说服了他们。我们的换刀装置让他的事情变得更容易。最有说服力的论点当然是它非常紧凑并且非常易于控制。

换刀装置轮廓

EQC75 型全电动换刀装置适用于有效载荷高达 10 kg 的换刀应用。它主要用于工业的搬运和线性机器人，这些机器人以机电一体化方式工作，全省去气动。由于它的尺寸仅为 75 x 145 x 60 毫米，重量仅为 1.1 公斤。因此，在工业中，它可以安装在许多重达 5 公斤的小型机器人的狭窄空间中。EQC75 由久经考验的 24 V I/O 控制运行。不需要编程或额外的控制。其最大扭矩为150牛米，最大拉力为2000牛米，最大有效载荷为10公斤。对于不想进行全转换的用户，可以切换到电力和气动动力，因为更换系统有四个空气连接。它还具有用于位置监控的集成传感器。信号通过主电缆传输。24 极插头和 8 极电缆传输传感器信号并供电。随附的ISO 9409-1认证兼容适配器还可以连接其他制造商的产品。改造也没有问题。

3D 打印减少二氧化碳排放

“除了水之后，混凝土是人们使用最多的材料，但使用它需要付出高昂的代价。混凝土约占全球二氧化碳排放量的 8%“，Hengl 博士指出。“因此，航空旅行对二氧化碳排放量的贡献率为 2.6%，相对较低。因此，我们的目标需要尽可能减少水泥消耗。混凝土 3D 打印可以排除建筑构件中没有太大压力的区域，从而节省材料“。该系统被设计为多功能工具设备。因此，混凝土 3D 打印喷嘴是众多可能的工具之一。在与未来用户和客户的联合开发项目中将开发更多工具。“我们首先积极参与研发，并努力让未来的客户尽可能充分地参与进来。我们只与当地合作伙伴合作，如建筑师工作室、工业设计师、建筑商和建筑公司。我们仍然需要在最后一组中做一些开创性的工作，因为占世界市场约 7% 的建筑行业平均比其他行业在研发方面的投资要少得多“，Herwig Hengl 评论道。

愿景和可能性

“我们的愿景——或者我应该说使命？——是自动化和优化建筑流程。我们希望通过我们的技术减少建筑工地上的单调工作，让建筑工地工人的生活更轻松。一个很好的例子是铺设铺路石。没有人喜欢每天花 8 个小时跪着铺设铺路石。Herwig Hengl 指出了其中一种可能的应用：“使用移动 3D 打印机，这些石头可以直接打印在道路的上承重层上——不再需要铺设"。Printstones 目前正在实施试点建筑项目。五年内，这家初创公司希望转变为系统提供商。准备硬件、软件，特别是建筑材料是未来的目标。这家维也纳公司认为，此次合作将使 Gimatic 夹持器能够用于他们的建筑工地机器人。例如，他们可以想象它们被用来安装加强元件或其他集成组件。在 Gimatic，该应用程序只是一系列其他令人兴奋的应用程序之一。因此，未来，不仅可以在农业综合企业中采摘草莓和收集蜗牛作为替代计划，而且混凝土部件也将被安全、可靠和高效地抓取。

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