Vpred v 3D: Postavte sa nad výzvy v 3D kovovej tlači

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 čo bude ďalej: myslite na hybridné aditívne/subtraktívne metódy.1628850930(1)

ROZŠÍRENÁ AUTOMATIZÁCIA

Autorky: Sarah Mellish a RoseMary Burns

Prijatie zariadení na premenu energie, technológie riadenia pohybu, extrémne flexibilných robotov a eklektického mixu ďalších pokročilých technológií je hybným faktorom rýchleho rastu nových výrobných postupov v celej priemyselnej krajine. Aditívna a subtraktívna výroba sú revolúciou v spôsobe výroby prototypov, súčiastok a výrobkov. Ide o dva hlavné príklady, ktoré výrobcom usilujú o to, aby zostali konkurencieschopní a dosiahli efektivitu a úspory nákladov.

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. Používanie AM ako základného, ​​tak aj komplexného dizajnu výrobkov, ktoré často vyrábajú diely takmer čistého tvaru (NNS) bez odpadu, naďalej preniká do odvetví ako automobilový, letecký, energetický, zdravotnícky, dopravný a spotrebný priemysel. Naopak, subtraktívny proces zahŕňa odstránenie sekcií z bloku materiálu vysoko presným rezaním alebo obrábaním na vytvorenie 3D produktu.

Napriek kľúčovým rozdielom, aditívne a subtraktívne procesy nie sú vždy navzájom závislé - pretože ich možno použiť na doplnenie rôznych fáz vývoja produktu. Prvotný koncepčný model alebo prototyp je často vytvorený aditívnym procesom. Akonáhle je tento produkt finalizovaný, môžu byť potrebné väčšie dávky, čím sa otvoria dvere k subtraktívnej výrobe. V nedávnej dobe, kde je čas podstatný, sa hybridné aditívne/subtraktívne metódy používajú na veci, ako je oprava poškodených/opotrebovaných dielov alebo vytváranie kvalitných dielov s kratším časom dodania.

AUTOMATIZOVAŤ Vpred

Aby výrobcovia splnili prísne požiadavky zákazníkov, integrujú do konštrukcie svojich dielov rad drôtených materiálov, ako sú nehrdzavejúca oceľ, nikel, kobalt, chróm, titán, hliník a ďalšie nepodobné kovy, počnúc mäkkým, ale pevným podkladom a končiac tvrdým opotrebovaním. -odolný komponent. Čiastočne to odhalilo potrebu vysokovýkonných riešení pre väčšiu produktivitu a kvalitu v aditívnom aj subtraktívnom výrobnom prostredí, najmä pokiaľ ide o procesy ako výroba aditívnych oblúkov (WAAM), WAAM-subtraktívne, laserové obkladanie-subtraktívne alebo dekorácie. Medzi hlavné výhody patrí:

  • Pokročilá technológia servo: Aby sa koncoví používatelia lepšie zamerali na ciele uvedenia výrobku na trh a špecifikácie dizajnu zákazníkov, pokiaľ ide o rozmerovú presnosť a kvalitu povrchovej úpravy, obracajú sa na pokročilé 3D tlačiarne so servosystémmi (s krokovými motormi), ktoré zaisťujú optimálne riadenie pohybu. Výhody servomotorov, ako je Sigma-7 od spoločnosti Yaskawa, stavajú proces aditív na hlavu a pomáhajú výrobcom prekonať bežné problémy prostredníctvom funkcií na zvýšenie výkonu tlačiarne:
    • Potlačenie vibrácií: robustné servomotory sa môžu pochváliť filtrami na potlačenie vibrácií, ako aj antirezonančnými a vrubovými filtrami, ktoré poskytujú extrémne plynulý pohyb, ktorý môže eliminovať vizuálne nepríjemné odstupňované čiary spôsobené zvlnením krútiaceho momentu motora.
    • Vylepšenie rýchlosti: rýchlosť tlače 350 mm/s je teraz realitou a viac ako zdvojnásobuje priemernú rýchlosť tlače 3D tlačiarne pomocou krokového motora. Podobne je možné rýchlosť jazdy dosiahnuť až 1 500 mm/s pomocou rotačného zariadenia alebo až 5 metrov za sekundu pomocou technológie lineárneho serva. Extrémne rýchla akcelerácia poskytovaná prostredníctvom vysokovýkonných servov umožňuje rýchlejšie presúvanie 3D tlačových hláv do ich správnych polôh. Ide o dlhú cestu k zmierneniu potreby spomaliť celý systém, aby sa dosiahla požadovaná kvalita povrchovej úpravy. Následne táto aktualizácia ovládania pohybu tiež znamená, že koncoví používatelia môžu vyrábať viac dielov za hodinu bez toho, aby obetovali kvalitu.
    • Automatické ladenie: servosystémy môžu nezávisle vykonávať svoje vlastné ladenie, ktoré umožňuje prispôsobiť sa zmenám v mechanike tlačiarne alebo odchýlkam v procese tlače. 3D krokové motory nevyužívajú spätnú väzbu o polohe, takže je takmer nemožné kompenzovať zmeny v procesoch alebo nezrovnalosti v mechanike.
    • Spätná väzba kodéra: robustné servosystémy, ktoré ponúkajú absolútnu spätnú väzbu kodéra, potrebujú vykonať navádzaciu rutinu iba raz, čo má za následok väčšiu úsporu času a nákladov. 3D tlačiarňam, ktoré používajú technológiu krokových motorov, táto funkcia chýba a je potrebné ich navštíviť vždy, keď sú zapnuté.
    • Snímanie spätnej väzby: extrudér 3D tlačiarne môže byť často prekážkou v procese tlače a krokový motor nemá schopnosť snímania spätnej väzby detekovať zaseknutie extrudéra - deficit, ktorý môže viesť k zničeniu celej tlačovej úlohy. S ohľadom na to môžu servosystémy detekovať zálohy extrudéra a zabrániť odizolovaniu vlákien. Kľúčom k vynikajúcemu tlačovému výkonu je systém s uzavretou slučkou sústredený okolo optického snímača s vysokým rozlíšením. Servomotory s 24-bitovým snímačom absolútneho vysokého rozlíšenia môžu poskytnúť 16 777 216 bitov rozlíšenia spätnej väzby s uzavretou slučkou pre väčšiu presnosť osi a extrudéra, ako aj synchronizáciu a ochranu pred zaseknutím.
  • Vysokovýkonné roboty: Rovnako ako robustné servomotory transformujú aplikácie aditív, tak aj roboty. Ich vynikajúci výkon na dráhe, tuhá mechanická štruktúra a vysoká ochrana proti prachu (IP)-v kombinácii s pokročilým antivibračným riadením a schopnosťou viacosých osí-robia z flexibilných šesťosých robotov ideálnu voľbu pre náročné procesy, ktoré obklopujú využitie 3D. tlačiarne, ako aj kľúčové akcie pre subtraktívnu výrobu a hybridné aditívne/subtraktívne metódy.
    Robotická automatizácia doplnková k 3D tlačovým strojom vo veľkej miere zahŕňa manipuláciu s tlačenými časťami v inštaláciách viacerých strojov. Od vykladania jednotlivých dielov z tlačového stroja až po oddeľovanie dielov po viacdielnom tlačovom cykle, vysoko flexibilné a efektívne roboty optimalizujú operácie tak, aby dosiahli väčšiu 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 sa dajú ľahko dosiahnuť ďalšie úlohy dokončovania súčiastok obľúbené pri výrobe kovov, ako je brúsenie, leštenie, odstraňovanie ostrých hrán alebo rezanie. Kontrola kvality, ako aj požiadavky na balenie a logistiku sú tiež napredované v oblasti robotických technológií, čo výrobcom dáva možnosť zamerať sa na prácu s vyššou pridanou hodnotou, ako je výroba na mieru.
    Pri väčších obrobkoch sa používajú priemyselné roboty s dlhým dosahom na priamy pohyb extrúznej hlavy 3D tlačiarne. To v spojení s periférnymi nástrojmi, ako sú rotujúce základne, polohovače, lineárne dráhy, portály a ďalšie, poskytuje pracovný priestor potrebný na vytváranie priestorových štruktúr voľného tvaru. Okrem klasického rýchleho prototypovania sa roboty používajú na výrobu veľkoobjemových voľne tvarovaných dielov, foriem, 3D priehradových konštrukcií a veľkoformátových hybridných dielov.
  • Viacosé ovládače strojov: Inovatívna technológia spájajúca až 62 osí pohybu v jednom prostredí teraz umožňuje multi-synchronizáciu širokej škály priemyselných robotov, servosystémov a frekvenčných meničov používaných v aditívnych, subtraktívnych a hybridných procesoch. Celá rodina zariadení teraz môže bezproblémovo spolupracovať pod kompletným riadením a monitorovaním PLC (Programmable Logic Controller) alebo IEC automatu, ako je MP3300iec. Profesionálne platformy, ako sú často programované pomocou dynamického softvérového balíka 61131 IEC, ako napríklad MotionWorks IEC, používajú známe nástroje (napr. Kódy G RepRap, diagram funkčných blokov, štruktúrovaný text, diagram rebríka atď.). Na uľahčenie jednoduchej integrácie a optimalizáciu prevádzkyschopnosti stroja sú súčasťou dodávky hotové nástroje, ako je kompenzácia vyrovnania polohy lôžka, ovládanie predstihu extrudéra, ovládanie viacerých vretien a extrudérov.
  • Užívateľské rozhrania pokročilej výroby: Rôzne softvérové ​​balíky, veľmi výhodné pre aplikácie v 3D tlači, rezaní tvarov, obrábacích strojoch a robotike, môžu rýchlo poskytnúť ľahko prispôsobiteľné grafické rozhranie stroja, ktoré poskytuje cestu k väčšej univerzálnosti. Intuitívne platformy, ako napríklad Yaskawa Compass, navrhnuté s ohľadom na kreativitu a optimalizáciu, umožňujú výrobcom označovať a ľahko prispôsobovať obrazovky. Od zahrnutia základných atribútov stroja po uspokojenie potrieb zákazníkov je potrebné malé programovanie-tieto nástroje poskytujú rozsiahlu knižnicu vopred pripravených doplnkov C# alebo umožňujú import vlastných doplnkov.

POVZNIESŤ NAD

Aj keď sú jednotlivé aditívne a subtraktívne procesy stále populárne, v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov dôjde k väčšiemu posunu k hybridnej aditívnej/subtraktívnej metóde. Očakáva sa, že do roku 2027 porastie zloženým ročným tempom rastu (CAGR) 14,8 percenta1, trh so strojmi na výrobu hybridných aditívnych materiálov je pripravený uspokojiť nárast vyvíjajúcich sa požiadaviek zákazníkov. Aby sa výrobcovia povzniesli nad konkurenciu, mali by zvážiť klady a zápory hybridnej metódy svojej prevádzky. Vďaka schopnosti vyrábať diely podľa potreby a výraznému zníženiu uhlíkovej stopy ponúka hybridný aditívny/subtraktívny proces niekoľko atraktívnych výhod. Bez ohľadu na to by pokročilé technológie týchto procesov nemali byť prehliadané a mali by byť implementované v obchodoch, aby sa zvýšila produktivita a kvalita produktov.


Čas odoslania: 13. augusta 2021