Servo motori i roboti transformiraju aditivne primjene. Naučite najnovije savjete i primjene pri implementaciji robotske automatizacije i naprednog upravljanja gibanjem za aditivnu i subtraktivnu proizvodnju, kao i što je sljedeće: razmislite o hibridnim aditivnim/suptraktivnim metodama.
UNAPREĐENJE AUTOMATIZACIJE
Autorice Sarah Mellish i RoseMary Burns
Usvajanje uređaja za pretvorbu energije, tehnologije upravljanja gibanjem, izuzetno fleksibilnih robota i eklektične mješavine drugih naprednih tehnologija pokretački su čimbenici brzog rasta novih proizvodnih procesa u industrijskom krajoliku. Revolucioniranjem načina izrade prototipova, dijelova i proizvoda, aditivna i subtraktivna proizvodnja dva su glavna primjera koja su osigurala učinkovitost i uštede troškova koje proizvođači nastoje održati konkurentnima.
Aditivna proizvodnja (AM), poznata kao 3D printanje, netradicionalna je metoda koja obično koristi digitalne podatke o dizajnu za stvaranje čvrstih trodimenzionalnih objekata spajanjem materijala sloj po sloj od dna prema vrhu. Često izrađujući dijelove gotovo mrežnog oblika (NNS) bez otpada, upotreba AM-a za osnovne i složene dizajne proizvoda i dalje prožima industrije poput automobilske, zrakoplovne, energetske, medicinske, transportne i potrošačke industrije. Naprotiv, subtraktivni proces podrazumijeva uklanjanje dijelova iz bloka materijala visokopreciznim rezanjem ili strojnom obradom kako bi se stvorio 3D proizvod.
Unatoč ključnim razlikama, aditivni i subtraktivni procesi nisu uvijek međusobno isključivi - jer se mogu koristiti za nadopunu različitih faza razvoja proizvoda. Rani konceptualni model ili prototip često se stvara aditivnim procesom. Nakon što je taj proizvod finaliziran, mogu biti potrebne veće serije, što otvara vrata subtraktivnoj proizvodnji. U novije vrijeme, gdje je vrijeme ključno, primjenjuju se hibridne aditivno/suptraktivne metode za stvari poput popravka oštećenih/istrošenih dijelova ili izrade kvalitetnih dijelova s kraćim vremenom isporuke.
AUTOMATIZIRAJ PROSLJEĐIVANJE
Kako bi zadovoljili stroge zahtjeve kupaca, proizvođači integriraju niz žičanih materijala poput nehrđajućeg čelika, nikla, kobalta, kroma, titana, aluminija i drugih različitih metala u konstrukciju svojih dijelova, počevši od meke, ali čvrste podloge, pa sve do tvrde, otporne komponente. Djelomično je to otkrilo potrebu za visokoučinkovitim rješenjima za veću produktivnost i kvalitetu u aditivnim i subtraktivnim proizvodnim okruženjima, posebno kada su u pitanju procesi poput aditivne proizvodnje žičanim lukom (WAAM), WAAM-subtraktivne proizvodnje, laserske subtraktivne obrade ili dekoracije. Najvažnije značajke uključuju:
- Napredna servo tehnologija:Kako bi se bolje zadovoljili ciljevi vezani uz vrijeme potrebno za izlazak na tržište i specifikacije dizajna kupaca, gdje su u pitanju dimenzijska preciznost i kvaliteta završne obrade, krajnji korisnici se okreću naprednim 3D pisačima sa servo sustavima (umjesto koračnih motora) za optimalnu kontrolu kretanja. Prednosti servo motora, kao što je Yaskawin Sigma-7, okreću aditivni proces naglavačke, pomažući proizvođačima da prevladaju uobičajene probleme putem mogućnosti poboljšanja performansi pisača:
- Suzbijanje vibracija: robusni servo motori imaju filtere za suzbijanje vibracija, kao i antirezonantne i uskorezonantne filtere, što omogućuje izuzetno glatko kretanje koje može eliminirati vizualno neugodne stepenaste linije uzrokovane valovitošću momenta koračnog motora.
- Povećanje brzine: brzina ispisa od 350 mm/s sada je stvarnost, više nego dvostruko veća od prosječne brzine ispisa 3D pisača koji koristi koračni motor. Slično tome, brzina kretanja do 1500 mm/s može se postići rotacijskim ili do 5 metara/s linearnom servo tehnologijom. Iznimno brzo ubrzanje koje pružaju visokoučinkoviti servo motori omogućuje brže pomicanje 3D glava za ispis u odgovarajuće položaje. To uvelike smanjuje potrebu za usporavanjem cijelog sustava kako bi se postigla željena kvaliteta završne obrade. Posljedično, ova nadogradnja u upravljanju kretanjem također znači da krajnji korisnici mogu izraditi više dijelova na sat bez žrtvovanja kvalitete.
- Automatsko podešavanje: servo sustavi mogu samostalno izvoditi vlastito prilagođeno podešavanje, što omogućuje prilagodbu promjenama u mehanici pisača ili varijacijama u procesu ispisa. 3D koračni motori ne koriste povratnu informaciju o položaju, što gotovo onemogućuje kompenzaciju promjena u procesima ili odstupanja u mehanici.
- Povratna informacija enkodera: robusni servo sustavi koji nude apsolutnu povratnu informaciju enkodera trebaju samo jednom izvršiti rutinu vraćanja u početno stanje, što rezultira većim vremenom rada i uštedom troškova. 3D pisači koji koriste tehnologiju koračnih motora nemaju ovu značajku i potrebno ih je vraćati u početno stanje svaki put kada se uključe.
- Osjetnik povratne veze: ekstruder 3D pisača često može biti usko grlo u procesu ispisa, a koračni motor nema sposobnost osjetnika povratne veze za otkrivanje zastoja ekstrudera - nedostatak koji može dovesti do uništenja cijelog ispisa. Imajući to na umu, servo sustavi mogu otkriti zastoje ekstrudera i spriječiti skidanje niti. Ključ vrhunskih performansi ispisa je sustav zatvorene petlje usredotočen oko optičkog enkodera visoke rezolucije. Servo motori s 24-bitnim apsolutnim enkoderom visoke rezolucije mogu pružiti 16.777.216 bitova rezolucije povratne veze zatvorene petlje za veću točnost osi i ekstrudera, kao i sinkronizaciju i zaštitu od zastoja.
- Visokoučinkoviti roboti:Baš kao što robusni servo motori transformiraju aditivne primjene, tako transformiraju i roboti. Njihove izvrsne performanse putanje, kruta mehanička struktura i visoke ocjene zaštite od prašine (IP) - u kombinaciji s naprednom antivibracijskom kontrolom i višeosnim mogućnostima - čine vrlo fleksibilne šestoosne robote idealnom opcijom za zahtjevne procese koji okružuju korištenje 3D pisača, kao i ključne radnje za subtraktivnu proizvodnju i hibridne aditivne/subtraktivne metode.
Robotska automatizacija, nadopunjujuća 3D strojeve za ispis, uvelike uključuje rukovanje tiskanim dijelovima u instalacijama s više strojeva. Od istovara pojedinačnih dijelova iz stroja za ispis do odvajanja dijelova nakon ciklusa ispisa više dijelova, vrlo fleksibilni i učinkoviti roboti optimiziraju operacije za veći protok i povećanje produktivnosti.
Kod tradicionalnog 3D ispisa, roboti su korisni u upravljanju prahom, dopunjavanju praha za printer kada je potrebno i uklanjanju praha s gotovih dijelova. Slično tome, lako se postižu i drugi zadaci završne obrade dijelova popularni u metalnoj proizvodnji, poput brušenja, poliranja, uklanjanja neravnina ili rezanja. Kontrola kvalitete, kao i potrebe za pakiranjem i logistikom, također se izravno zadovoljavaju robotskom tehnologijom, oslobađajući proizvođače da se usredotoče na rad s većom dodanom vrijednošću, poput izrade po narudžbi.
Za veće obratke, industrijski roboti s dugim dosegom opremaju se alatima za izravno pomicanje ekstruzijske glave 3D printera. To, zajedno s perifernim alatima poput rotirajućih baza, pozicionera, linearnih tračnica, portala i drugog, pruža radni prostor potreban za stvaranje prostornih struktura slobodnog oblika. Osim klasičnog brzog prototipiranje, roboti se koriste za izradu dijelova slobodnog oblika velikog volumena, kalupa, 3D rešetkastih konstrukcija i hibridnih dijelova velikog formata. - Višeosni kontroleri strojeva:Inovativna tehnologija za povezivanje do 62 osi gibanja u jednom okruženju sada omogućuje multisinhronizaciju širokog raspona 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 (programabilnog logičkog kontrolera) ili IEC kontrolera stroja, kao što je MP3300iec. Često programirane 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 rada stroja, uključeni su gotovi alati poput kompenzacije niveliranja kreveta, kontrole tlaka ekstrudera, kontrole više vretena i ekstrudera.
- Napredna korisnička sučelja za proizvodnju:Različiti softverski paketi, izuzetno korisni za primjene u 3D ispisu, rezanju oblika, alatnim strojevima i robotici, mogu brzo pružiti jednostavno prilagodljivo grafičko sučelje stroja, pružajući put do veće svestranosti. Dizajnirane s kreativnošću i optimizacijom na umu, intuitivne platforme, poput Yaskawa Compass, omogućuju proizvođačima brendiranje i jednostavno prilagođavanje zaslona. Od uključivanja ključnih atributa stroja do prilagođavanja potrebama kupaca, potrebno je malo programiranja - jer ovi alati pružaju opsežnu biblioteku unaprijed izgrađenih C# dodataka ili omogućuju uvoz prilagođenih dodataka.
IZDIŽITE SE IZNAD
Iako su jednostruki aditivni i subtraktivni postupci i dalje popularni, tijekom sljedećih nekoliko godina dogodit će se veći pomak prema hibridnoj aditivnoj/suptraktivnoj metodi. Očekuje se rast složenom godišnjom stopom rasta (CAGR) od 14,8 posto do 2027.1Tržište hibridnih strojeva za aditivnu proizvodnju spremno je zadovoljiti porast potražnje kupaca. Kako bi se izdigli iznad konkurencije, proizvođači bi trebali odvagnuti prednosti i nedostatke hibridne metode za svoje poslovanje. S mogućnošću proizvodnje dijelova po potrebi, uz značajno smanjenje ugljičnog otiska, hibridni aditivni/suptraktivni proces nudi neke atraktivne prednosti. Bez obzira na to, napredne tehnologije za ove procese ne smiju se zanemariti i trebale bi se implementirati u pogonima kako bi se omogućila veća produktivnost i kvaliteta proizvoda.
Vrijeme objave: 13. kolovoza 2021.
