Servo motori i roboti transformiraju aplikacije aditiva. Naučite najnovije savjete i primjene pri implementaciji robotske automatizacije i napredne kontrole pokreta za aditivnu i suptraktivnu proizvodnju, kao i što je sljedeće: razmislite o hibridnim aditivnim/suptraktivnim metodama.
NAPREDNA AUTOMATIZACIJA
Autori Sarah Mellish i RoseMary Burns
Usvajanje uređaja za pretvorbu energije, tehnologije kontrole kretanja, iznimno fleksibilnih robota i eklektične mješavine drugih naprednih tehnologija pokretački su čimbenici za brzi rast novih proizvodnih procesa u industrijskom krajoliku. Revolucioniranje načina na koji se izrađuju prototipovi, dijelovi i proizvodi, aditivna i subtraktivna proizvodnja dva su glavna primjera koji su osigurali učinkovitost i uštedu troškova proizvođačima koji žele ostati konkurentni.
Naziva se 3D ispisom, aditivna proizvodnja (AM) je netradicionalna metoda koja obično koristi podatke o digitalnom dizajnu za stvaranje čvrstih trodimenzionalnih objekata spajanjem materijala sloj po sloj odozdo prema gore. Često izrađujući dijelove gotovo neto oblika (NNS) bez otpada, upotreba AM-a za osnovne i složene dizajne proizvoda nastavlja prožimati industrije poput automobilske, zrakoplovne, energetske, medicinske, transportne i potrošačkih proizvoda. Naprotiv, subtraktivni postupak podrazumijeva uklanjanje dijelova iz bloka materijala visoko preciznim rezanjem ili strojnom obradom kako bi se stvorio 3D proizvod.
Unatoč ključnim razlikama, aditivni i oduzimajući procesi nisu uvijek međusobno isključivi — budući da se mogu koristiti kao dopuna različitim fazama razvoja proizvoda. Rani konceptualni model ili prototip često se stvara aditivnim postupkom. Nakon što se taj proizvod dovrši, možda će biti potrebne veće serije, otvarajući vrata subtraktivnoj proizvodnji. U novije vrijeme, tamo gdje je vrijeme od presudne važnosti, primjenjuju se hibridne metode dodavanja/oduzimanja za stvari poput popravka oštećenih/istrošenih dijelova ili izrade kvalitetnih dijelova s kraćim vremenskim rokom.
AUTOMATIZIRAJ NAPRIJED
Kako bi zadovoljili stroge zahtjeve kupaca, proizvođači integriraju niz žičanih materijala kao što su nehrđajući čelik, nikal, kobalt, krom, titan, aluminij i drugi različiti metali u konstrukciju svojih dijelova, počevši od meke, ali čvrste podloge i završavajući s tvrdom, habajućom -otporna komponenta. Ovo je djelomično otkrilo potrebu za rješenjima visokih performansi za veću produktivnost i kvalitetu u aditivnim i suptraktivnim proizvodnim okruženjima, posebno kada su u pitanju procesi kao što su aditivna proizvodnja žičanog luka (WAAM), WAAM-suptraktivna, laserska obloga-suptraktivna ili dekoracija. Istaknuto uključuje:
- Napredna servo tehnologija:Kako bi bolje odgovorili na ciljeve vremena za izlazak na tržište i specifikacije dizajna kupaca, kada su u pitanju dimenzionalna preciznost i kvaliteta završne obrade, krajnji korisnici okreću se naprednim 3D pisačima sa servo sustavima (preko koračnih motora) za optimalnu kontrolu kretanja. Prednosti servo motora, kao što je Yaskawa Sigma-7, preokreću proces dodavanja naglavačke, pomažući proizvođačima da prevladaju uobičajene probleme putem mogućnosti poboljšanja pisača:
- Smanjenje vibracija: robusni servo motori imaju filtre za suzbijanje vibracija, kao i filtre protiv rezonancije i usjeke, čime se postiže izuzetno glatko kretanje koje može eliminirati vizualno neugodne stepenaste linije uzrokovane valovitošću momenta koračnog motora.
- Poboljšanje brzine: brzina ispisa od 350 mm/s sada je stvarnost, što je više nego udvostručenje prosječne brzine ispisa 3D pisača koji koristi koračni motor. Slično, brzina kretanja do 1500 mm/s može se postići pomoću rotacijske ili do 5 metara/s pomoću linearne servo tehnologije. Sposobnost iznimno brzog ubrzanja koju pružaju servo uređaji visokih performansi omogućuje brže pomicanje glava 3D ispisa u njihov pravilan položaj. Ovo uvelike olakšava potrebu usporavanja cijelog sustava kako bi se postigla željena kvaliteta završne obrade. Naknadno, ova nadogradnja kontrole kretanja također znači da krajnji korisnici mogu proizvesti više dijelova po satu bez žrtvovanja kvalitete.
- Automatsko ugađanje: servo sustavi mogu samostalno izvršiti vlastito prilagođeno ugađanje, što omogućuje prilagodbu promjenama u mehanici pisača ili odstupanjima u procesu ispisa. 3D koračni motori ne koriste povratnu informaciju o položaju, zbog čega je gotovo nemoguće kompenzirati promjene u procesima ili odstupanja u mehanici.
- Povratna informacija enkodera: robusni servo sustavi koji nude apsolutnu povratnu informaciju enkodera trebaju izvršiti rutinu samonavođenja samo jednom, što rezultira većim vremenom rada i uštedom troškova. 3D pisači koji koriste tehnologiju koračnog motora nemaju tu značajku i moraju se vratiti svaki put kad se uključe.
- Senzor povratne informacije: ekstruder 3D pisača često može biti usko grlo u procesu ispisa, a koračni motor nema sposobnost senzora povratne informacije da otkrije zastoj ekstrudera — nedostatak koji može dovesti do propasti cijelog posla ispisa. Imajući ovo na umu, servo sustavi mogu detektirati pomoćne kopije ekstrudera i spriječiti skidanje filamenta. Ključ vrhunske izvedbe ispisa je sustav zatvorene petlje usredotočen na optički koder visoke rezolucije. Servo motori s 24-bitnim enkoderom apsolutne visoke razlučivosti mogu pružiti 16.777.216 bitova povratne sprege zatvorene petlje za veću točnost osi i ekstrudera, kao i sinkronizaciju i zaštitu od zastoja.
- Roboti visokih performansi:Baš kao što robusni servo motori transformiraju aplikacije aditiva, tako je i s robotima. Njihova izvrsna izvedba putanje, kruta mehanička struktura i visoke ocjene zaštite od prašine (IP) — u kombinaciji s naprednom antivibracijskom kontrolom i mogućnošću rada s više osi — čine vrlo fleksibilne robote sa šest osi idealnom opcijom za zahtjevne procese koji okružuju korištenje 3D-a. pisače, kao i ključne radnje za subtraktivnu proizvodnju i hibridne aditivne/subtraktivne metode.
Robotska automatizacija komplementarna strojevima za 3D ispis široko uključuje rukovanje tiskanim dijelovima u instalacijama s više strojeva. Od pražnjenja pojedinačnih dijelova iz stroja za ispis, do odvajanja dijelova nakon višedijelnog ciklusa ispisa, vrlo fleksibilni i učinkoviti roboti optimiziraju operacije za veću propusnost i povećanje produktivnosti.
Uz tradicionalni 3D ispis, roboti su od pomoći u upravljanju prahom, dopunjavanju praha za pisač kada je to potrebno i uklanjanju praha s gotovih dijelova. Slično tome, drugi zadaci završne obrade dijelova popularni kod izrade metala poput brušenja, poliranja, skidanja ivica ili rezanja lako se izvode. Provjera kvalitete, kao i potrebe za pakiranjem i logistikom također se direktno zadovoljavaju pomoću robotske tehnologije, oslobađajući proizvođače da svoje vrijeme usredotoče na rad s većom dodanom vrijednošću, poput izrade po narudžbi.
Za veće izratke, industrijski roboti dugog dometa koriste se za izravno pomicanje ekstruzijske glave 3D pisača. Ovo, u kombinaciji s perifernim alatima poput rotirajućih baza, pozicionera, linearnih tračnica, portala i više, osigurava radni prostor potreban za stvaranje prostornih struktura slobodnog oblika. Osim za klasičnu brzu izradu prototipova, roboti se koriste za izradu slobodnih dijelova velikog volumena, kalupnih oblika, 3D konstrukcija rešetki i hibridnih dijelova velikog formata. - Kontroleri strojeva s više osi:Inovativna tehnologija za povezivanje do 62 osi gibanja u jednom okruženju sada omogućuje višestruku sinkronizaciju širokog spektra industrijskih robota, servo sustava i pogona s promjenjivom frekvencijom koji se koriste u aditivnim, subtraktivnim i hibridnim procesima. Cijela obitelj uređaja sada može besprijekorno raditi zajedno pod potpunom kontrolom i nadzorom PLC-a (Programmable Logic Controller) ili IEC kontrolera stroja, kao što je MP3300iec. Često programirane s dinamičkim 61131 IEC softverskim paketom, kao što je MotionWorks IEC, profesionalne platforme poput ove koriste poznate alate (tj. RepRap G-kodove, dijagram funkcijskih blokova, strukturirani tekst, ljestvičasti dijagram itd.). Kako bi se olakšala jednostavna integracija i optimiziralo vrijeme neprekidnog rada stroja, uključeni su gotovi alati poput kompenzacije izravnavanja sloja, kontrole napredovanja tlaka ekstrudera, višestrukog vretena i kontrole ekstrudera.
- Napredna proizvodna korisnička sučelja:Vrlo korisni za aplikacije u 3D ispisu, rezanju oblika, alatnim strojevima i robotici, različiti softverski paketi mogu brzo isporučiti grafičko sučelje stroja koje je lako prilagoditi, pružajući put do veće svestranosti. Dizajnirane imajući na umu kreativnost i optimizaciju, intuitivne platforme, poput Yaskawa Compassa, omogućuju proizvođačima brendiranje i jednostavno prilagođavanje zaslona. Od uključivanja osnovnih atributa stroja do prilagođavanja potrebama korisnika, potrebno je malo programiranja — budući da ovi alati pružaju opsežnu biblioteku unaprijed izgrađenih C# dodataka ili omogućuju uvoz prilagođenih dodataka.
UZDIGNI SE
Iako su pojedinačni aditivni i oduzimajući procesi i dalje popularni, tijekom sljedećih nekoliko godina dogodit će se veći pomak prema hibridnoj aditivno/oduzimajućoj metodi. Očekuje se rast po ukupnoj godišnjoj stopi rasta (CAGR) od 14,8 posto do 2027.1, tržište strojeva za hibridnu aditivnu proizvodnju spremno je zadovoljiti porast u rastućim zahtjevima kupaca. Kako bi se izdigli iznad konkurencije, proizvođači bi trebali odvagnuti prednosti i nedostatke hibridne metode za svoje poslovanje. Uz mogućnost proizvodnje dijelova prema potrebi, do značajnog smanjenja ugljičnog otiska, hibridni aditivni/oduzimajući proces nudi neke atraktivne prednosti. Bez obzira na to, napredne tehnologije za ove procese ne bi se smjele zanemariti i trebale bi se implementirati u podove trgovina kako bi se omogućila veća produktivnost i kvaliteta proizvoda.
Vrijeme objave: 13. kolovoza 2021
