【工业4.0案例分析之122】Eigenstetter公司木制品自动化机器人铣切

木匠大师Axel Eigenstetter发现打造高级多弯曲家具的制造成本太高了，而且手工制作通常达不到完美的标准。在弗劳恩霍夫应用中心，他找到了一个用于定制木制品生产的好伙伴——铣切机器人。现在Eigenstetter公司有了自己独特的生产方式，它用五轴铰链式机器人完成了很多个性化定制的独特家具，这种方式使成本大大降低，而且可以最大化的保证尺寸精度和家具表面光洁度。

Eigenstetter木制品公司在“德国中小企业创新计划”（ZIM）资助项目的框架下，开发出了用于超大型、结构复杂的木质或塑料构件切削生产的自动化工艺。Eigenstetter公司在生产过程中使用了一种在大规模生产中常用的工业关节型机器人，形成了自身的机器人铣切中心。Eigenstetter公司根据木材加工作业的具体要求对机器人进行了调整，并配备了专用的支持和控制系统。如此机器人可以自主进行高难度的几何加工，例如在铣削部分表面曲率不同的情况下。

下一步，Eigenstetter还开发了扫描系统，在原材料中进行完成品的虚拟定位，通过计算机辅助设计（CAD）、扫描系统以及自动化加工的合作，可以节省切割和加工的时间。Eigenstetter木制品公司系统通过上述技术开发，实现对定制家具或木结构部件的更高效、更高质量、更节省资源的制造。公司的目标在于形成对其他企业的竞争优势，以确保企业的发展。

Eigenstetter木制品公司位于德国科尔巴赫，该公司致力于建立打造高质量定制品的机器人铣切中心，这种定制品由表面呈波浪形的木头构成。25年来Eigenstetter木制品公司为顾客生产了窗户、门和家具，它的木制品体现了最高的手工业水平，重要的是Eigenstetter木制品公司也一直在根据顾客的需求和风格进行调整。

几十年以来Eigenstetter木制品公司一直在追求企业内部的专门化战略。这就是说，单个木制品大师和专业生产人员都只从事专门的领域，而不是企业的所有项目。这样Eigenstetter木制品公司可以给客户提供全面广泛的方案样本，包括零件和楼梯、内部装配和家具打造，以及用最现代化的机器人铣切中心和专业的修复打造的定制品。

Eigenstetter公司机器人铣切机Q&A

Q：Eigenstetter公司机器人铣切机有何特点？

A：Eigenstetter公司的机器人铣切机借助强大的计算机辅助制造（CAM）和仿真软件，编写程序就和普通数控机床编程一样轻而易举，并且能够完全实现离线操作。此处不涉及任何机器人教学内容。

Q：机器人铣切机与传统的数控铣床主要有什么差异？

A：机器人不仅动作更加灵敏，而且能够覆盖更广的工作区域，具有比传统数控铣切机更高的性价比。机器人不属于硬性机械，所以无法铣削硬度超过铝的工件。由于机器人放置在工作间的中心区域，因而能够切削不同工作台上的各类部件。这些工作台都利用诸如柔性夹具和磁力吸盘的各类夹紧机构来固定工件。

Q：什么条件下适合使用Eigenstetter公司的机器人铣切机？

A：如果想要小批量铣切各类费劲的大型部件，那么机器人铣切机则十分适合。

Q：Eigenstetter公司能做什么？

A：切削那些结构复杂的工件，或是传统数控铣床无法切削平整的木材，泡沫和塑料品。目前，Eigenstetter公司的机器人铣切机的工作间设置允许切割最大的工件尺寸为：6000mm长，2200mm宽，2000mm高。（这些都是长宽高的最大数值。因为机器人工作范围的几何结构，并非每个部件都能与这些最大值契合。）Eigenstetter公司可以帮助客户构思、设想和建立自己的机器人铣切中心，并帮助客户进行员工培训。

中小企业核心创新计划（ZIM）成功案例——小东西有大诀窍

像传统意义上彼此独立的专业如机械、电子、化学、物理或者材料技术一样，微技术和微细加工的创新需要跨部门的合作。MIKROSOM合作网络已经成长为一个在众多微细加工技术领域的行业权威并通过发展针对微细加工的专用机器在市场上崭露头角。

微系统技术是21世纪的一门关键技术。它拥有巨大的创新潜力和在全球市场日益重要的地位。微系统技术解决方案的优点主要在于尺寸小、重量轻、能耗低、可靠性高和由此产生的低成本。

然而在微型产品的产能变动时，它缺少为保持生产的经济性所必要的生产设备和工艺。微细加工的专用机器被用于微型零部件的制造，例如微型传感器和喷射泵、微型泵或者心脏支架中的微型管。通过有针对性的、跨学科的研发，该合作网络希望为下列微细加工技术，以及相关的新的设备和生产工艺创造机械制造的基础。

• 微细切削加工
• 激光微细加工
• 超短脉冲激光加工
• 微细水射流切割
• 电化学加工
• 微组装

合作网络工作开始之后，已经有13个工程成功实行。其中包括：

• 用于微细加工的复合专用机器（电化学微铣削）
• 用于包装微型电缆的微组装系统
• 为一种高效节能的超塑性微成形生产工艺建立模型并模拟其过程
• 组合式的机器和控制概念，以实现皮秒激光在切削小型零件时的应用

为了增加目前产品的功能密度，全新的应用领域也通过进一步的微型化得以开拓，从而使未来的需求继续增长。几年前被列入安全技术标准的安全气囊、喷射泵中的微型管或者机动车的免润滑轴承以及大量的微型传感器已经在广泛层面上被人们使用。在医疗技术领域，特别在微创手术中，在心脏支架的生产、微型泵和种植体表面处理中，新的治疗手段常常是借助微细加工技术才有实现的可能。

该合作网络研发出了复合微细加工机器CHAMELEON SMF-hybrid。借此，工件能够在紧固状态下通过微铣削和电化学铣削手段进行加工。

无论是硬盘磁头、SD数据存储器、空气轴承还是传感器，微型零部件在这些装置上找到了用武之地。材料表面越来越多地通过微细加工被功能化，并开发出材料的新特性。储备适合工业用途的微细加工技术，并为机械制造企业以及那些为其制造部件和组件的供应商，即服务提供商，供应专用机器，一直都是MIKROSOM合作网络的目标。

企业合作网络MIKROSOM（即微型专用机器制造的缩写）想要为微细加工技术的发展和机械制造的实际应用搭建一个内容和组织框架。为了实现合作网络的目标，14个网络合作伙伴对于专用机器的生产和微细加工具备价值创造链所需要的能力。从2014年4月开始MIKROSOM就不再接受联邦经济部的资助。尽管如此，所有的合作伙伴还在继续一起工作，并且开展了新的创新项目。MIKROSOM会继续通过维斯马的CIM创新科技非盈利有限公司在网络联合体“CIM合作网络”那里得到指导。网络合作伙伴估计其创造的工作岗位数量在20个左右，有保障的工作甚至还要多。

2015年6月11日，在联邦经济和能源部（BMWi）举办的中小企业创新日活动上，MIKROSOM合作网络凭借其富于成果的工作被授予联邦经济和能源部颁发的证书并荣获表彰。