Servomotory a roboty transformujú aditívne aplikácie. Naučte sa najnovšie tipy a aplikácie pri implementácii robotickej automatizácie a pokročilého riadenia pohybu pre aditívnu a subtraktívnu výrobu, ako aj o tom, čo ďalej: myslite na hybridné aditívne/subtraktívne metódy.
ROZŠÍRENÁ AUTOMATIZÁCIA
Autormi Sarah Mellish a RoseMary Burns
Prijatie zariadení na konverziu energie, technológie riadenia pohybu, extrémne flexibilné roboty a eklektická zmes ďalších pokročilých technológií sú hnacími faktormi pre rýchly rast nových výrobných procesov v priemyselnom prostredí. Revolúcia v spôsobe, akým sa vyrábajú prototypy, diely a produkty, aditívna a subtraktívna výroba sú dva hlavné príklady, ktoré poskytli výrobcom efektívnosť a úsporu nákladov, aby zostali konkurencieschopní.
Aditívna výroba (AM), označovaná ako 3D tlač, je netradičná metóda, ktorá zvyčajne využíva údaje digitálneho dizajnu na vytváranie pevných trojrozmerných objektov spájaním materiálov vrstvu po vrstve zdola nahor. Často sa vyrábajú diely v tvare blízkej siete (NNS) bez odpadu a používanie AM pre základné aj zložité návrhy produktov naďalej preniká do priemyselných odvetví, ako je automobilový priemysel, letecký priemysel, energetika, zdravotníctvo, doprava a spotrebné produkty. Naopak, subtraktívny proces zahŕňa odstraňovanie častí z bloku materiálu vysoko presným rezaním alebo obrábaním na vytvorenie 3D produktu.
Napriek kľúčovým rozdielom sa aditívne a subtraktívne procesy nie vždy navzájom vylučujú – keďže ich možno použiť na doplnenie rôznych štádií vývoja produktu. Skorý koncepčný model alebo prototyp sa často vytvára aditívnym procesom. Po dokončení tohto produktu môžu byť potrebné väčšie šarže, čo otvára dvere subtraktívnej výrobe. V poslednej dobe, kde je čas rozhodujúci, sa používajú hybridné aditívne/subtraktívne metódy na veci, ako je oprava poškodených/opotrebovaných dielov alebo vytváranie kvalitných dielov s kratším časom prípravy.
AUTOMATIZOVAŤ VPRED
Aby splnili prísne požiadavky zákazníkov, výrobcovia integrujú do konštrukcie svojich dielov celý rad drôtených materiálov, ako je nehrdzavejúca oceľ, nikel, kobalt, chróm, titán, hliník a ďalšie odlišné kovy, počnúc mäkkým, ale pevným substrátom a končiac tvrdým opotrebovaním. - odolný komponent. Čiastočne to odhalilo potrebu vysokovýkonných riešení pre vyššiu produktivitu a kvalitu v aditívnych aj subtraktívnych výrobných prostrediach, najmä tam, kde ide o procesy ako drôtová aditívna výroba (WAAM), WAAM-subtraktívna, laserové plátovanie-subtraktívne alebo dekorácia. Medzi hlavné výhody patrí:
- Pokročilá servo technológia:Aby sa lepšie splnili ciele týkajúce sa času uvedenia na trh a špecifikácie dizajnu zákazníkov, pokiaľ ide o rozmerovú presnosť a kvalitu dokončenia, koncoví používatelia sa obracajú na pokročilé 3D tlačiarne so servosystémami (krokové motory) na optimálne riadenie pohybu. Výhody servomotorov, ako je napríklad Sigma-7 od Yaskawa, stavajú proces aditív na hlavu a pomáhajú výrobcom prekonávať bežné problémy prostredníctvom možností vylepšenia tlačiarne:
- Potlačenie vibrácií: robustné servomotory sa môžu pochváliť filtrami na potláčanie vibrácií, ako aj antirezonančnými a zárezovými filtrami, ktoré poskytujú extrémne hladký pohyb, ktorý môže eliminovať vizuálne nepríjemné stupňovité čiary spôsobené zvlnením krútiaceho momentu krokového motora.
- Vylepšenie rýchlosti: rýchlosť tlače 350 mm/s je teraz realitou, čo viac ako zdvojnásobuje priemernú rýchlosť tlače 3D tlačiarne pomocou krokového motora. Podobne je možné dosiahnuť rýchlosť pojazdu až 1 500 mm/s pomocou rotačného alebo až 5 metrov/s pomocou technológie lineárneho servopohonu. Schopnosť extrémne rýchlej akcelerácie, ktorú poskytujú vysokovýkonné servopohony, umožňuje 3D tlačovým hlavám rýchlejšie presunúť ich do správnej polohy. Ide o dlhú cestu k zmierneniu potreby spomaliť celý systém, aby sa dosiahla požadovaná kvalita povrchovej úpravy. Následne táto inovácia riadenia pohybu tiež znamená, že koncoví používatelia môžu vyrábať viac dielov za hodinu bez obetovania kvality.
- Automatické ladenie: servosystémy môžu nezávisle vykonávať svoje vlastné ladenie, čo umožňuje prispôsobiť sa zmenám v mechanike tlačiarne alebo odchýlkam v procese tlače. 3D krokové motory nevyužívajú spätnú väzbu polohy, takže je takmer nemožné kompenzovať zmeny v procesoch alebo nezrovnalosti v mechanike.
- Spätná väzba kódovača: robustné servosystémy, ktoré ponúkajú absolútnu spätnú väzbu kódovača, musia vykonať rutinu navádzania iba raz, čo vedie k väčšej prevádzke a úspore nákladov. 3D tlačiarňam, ktoré využívajú technológiu krokového motora, chýba táto funkcia a pri každom zapnutí je potrebné ich vrátiť do domácnosti.
- Snímanie spätnej väzby: extrudér 3D tlačiarne môže byť často prekážkou v procese tlače a krokový motor nemá schopnosť snímania spätnej väzby na detekciu zaseknutia extrudéra - nedostatok, ktorý môže viesť k zničeniu celej tlačovej úlohy. S ohľadom na to môžu servosystémy detekovať zálohy extrudéra a zabrániť odlupovaniu vlákna. Kľúčom k vynikajúcemu výkonu tlače je systém uzavretej slučky sústredený okolo optického kódovača s vysokým rozlíšením. Servomotory s 24-bitovým absolútnym enkodérom s vysokým rozlíšením môžu poskytnúť 16 777 216 bitov spätnoväzbového rozlíšenia pre väčšiu presnosť osí a extrudéra, ako aj synchronizáciu a ochranu proti zaseknutiu.
- Vysoko výkonné roboty:Rovnako ako robustné servomotory transformujú aditívne aplikácie, tak aj roboty. Ich vynikajúca dráha výkonu, tuhá mechanická štruktúra a vysoká ochrana proti prachu (IP) – v kombinácii s pokročilou antivibráciou a schopnosťou viacerých osí – robia z vysoko flexibilných šesťosových robotov ideálnu voľbu pre náročné procesy, ktoré obklopujú využitie 3D. tlačiarní, ako aj kľúčové akcie pre subtraktívnu výrobu a hybridné aditívne/subtraktívne metódy.
Robotická automatizácia doplnková k strojom na 3D tlač vo veľkej miere zahŕňa manipuláciu s tlačenými dielmi v inštaláciách s viacerými strojmi. Od vykladania jednotlivých dielov z tlačového stroja až po oddeľovanie dielov po viacdielnom tlačovom cykle, vysoko flexibilné a efektívne roboty optimalizujú operácie pre vyššiu priepustnosť a zvýšenie produktivity.
Pri tradičnej 3D tlači sú roboty nápomocné pri správe prášku, dopĺňaní prášku do tlačiarne v prípade potreby a odstraňovaní prášku z hotových dielov. Podobne sú ľahko dosiahnuteľné aj iné úlohy dokončovania dielov obľúbené pri výrobe kovov, ako je brúsenie, leštenie, odhrotovanie alebo rezanie. Kontrola kvality, ako aj potreby v oblasti balenia a logistiky sú tiež plne riešené pomocou robotickej technológie, čo výrobcom umožňuje sústrediť svoj čas na prácu s vyššou pridanou hodnotou, ako je zákazková výroba.
Pre väčšie obrobky sa používajú priemyselné roboty s dlhým dosahom, ktoré priamo pohybujú vytláčacou hlavou 3D tlačiarne. To v spojení s periférnymi nástrojmi, ako sú rotačné základne, polohovadlá, lineárne dráhy, portály a ďalšie, poskytuje pracovný priestor potrebný na vytváranie priestorových štruktúr voľnej formy. Okrem klasického rýchleho prototypovania sa roboty využívajú na výrobu veľkoobjemových dielov voľného tvaru, foriem, 3D-tvarovaných priehradových konštrukcií a veľkoformátových hybridných dielov. - Ovládače viacosového stroja:Inovatívna technológia na prepojenie až 62 osí pohybu v jednom prostredí teraz umožňuje multisynchronizáciu širokej škály priemyselných robotov, servosystémov a pohonov s premenlivou frekvenciou používaných v aditívnych, subtraktívnych a hybridných procesoch. Celá rodina zariadení môže teraz bezproblémovo spolupracovať pod úplným riadením a monitorovaním PLC (Programmable Logic Controller) alebo IEC strojového ovládača, ako je MP3300iec. Profesionálne platformy, ako je táto, často programované pomocou dynamického softvérového balíka 61131 IEC, ako je MotionWorks IEC, využívajú známe nástroje (napr. G-kódy RepRap, diagram funkčných blokov, štruktúrovaný text, rebríkový diagram atď.). Na uľahčenie jednoduchej integrácie a optimalizáciu prevádzkyschopnosti stroja sú zahrnuté hotové nástroje, ako je kompenzácia vyrovnávania lôžka, riadenie predstihu extrudéra, ovládanie viacerých vretien a extrudéra.
- Pokročilé výrobné používateľské rozhrania:Rôzne softvérové balíky, ktoré sú veľmi prospešné pre aplikácie v 3D tlači, tvarovom rezaní, obrábacích strojoch a robotike, môžu rýchlo poskytnúť ľahko prispôsobiteľné grafické rozhranie stroja, čím poskytujú cestu k väčšej všestrannosti. Intuitívne platformy, ako je Yaskawa Compass, navrhnuté s ohľadom na kreativitu a optimalizáciu, umožňujú výrobcom označovať a jednoducho prispôsobiť obrazovky. Od zahrnutia základných atribútov stroja až po prispôsobenie sa potrebám zákazníkov je potrebné len málo programovania – pretože tieto nástroje poskytujú rozsiahlu knižnicu vopred zostavených doplnkov C# alebo umožňujú import vlastných doplnkov.
VZHNÚŤ SA NAD
Zatiaľ čo jednotlivé aditívne a subtraktívne procesy zostávajú populárne, v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov dôjde k väčšiemu posunu smerom k hybridnej aditívnej/subtraktívnej metóde. Očakáva sa, že do roku 2027 porastie zloženou ročnou mierou rastu (CAGR) 14,8 percenta1Trh so strojmi na výrobu hybridných aditív je pripravený splniť rastúce požiadavky zákazníkov. Aby sa výrobcovia povzniesli nad konkurenciu, mali by zvážiť klady a zápory hybridnej metódy pre svoju prevádzku. Vďaka schopnosti vyrábať diely podľa potreby, čím sa výrazne znižuje uhlíková stopa, ponúka hybridný aditívny/subtraktívny proces niekoľko atraktívnych výhod. Bez ohľadu na to, pokročilé technológie pre tieto procesy by sa nemali prehliadať a mali by byť implementované v dielňach, aby sa uľahčila vyššia produktivita a kvalita produktov.
Čas odoslania: 13. augusta 2021
