Naprijed u 3D: Uzdignite se iznad izazova u 3D ispisu metala

Servo motori i roboti pretvaraju aditivne aplikacije. Naučite najnovije savjete i aplikacije pri implementaciji robotske automatizacije i napredne kontrole kretanja za aditivnu i oduzimajuću proizvodnju, kao i što slijedi: razmislite o hibridnim metodama dodavanja/oduzimanja.1628850930(1)

NAPREDNA AUTOMATIZACIJA

Autor: Sarah Mellish i RoseMary Burns

Usvajanje uređaja za pretvaranje energije, tehnologije upravljanja kretanjem, iznimno fleksibilni roboti i eklektična mješavina drugih naprednih tehnologija pokretački su čimbenici za brzi rast novih proizvodnih procesa u industrijskom krajoliku. Revolucionirajući način izrade prototipova, dijelova i proizvoda, aditivna i oduzimajuća proizvodnja dva su glavna primjera koji su proizvođačima osigurali učinkovitost i uštedu u nastojanju da ostanu konkurentni.

Nazivan 3D ispisom, aditivna proizvodnja (AM) netradicionalna je metoda koja obično koristi podatke digitalnog dizajna za stvaranje čvrstih trodimenzionalnih objekata spajanjem materijala sloj po sloj odozdo prema gore. Često izrađujući dijelove gotovo neto-mreže (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, proces oduzimanja podrazumijeva uklanjanje dijelova iz bloka materijala preciznim rezanjem ili strojnom obradom kako bi se stvorio 3D proizvod.

Unatoč ključnim razlikama, aditivni i oduzimajući postupci ne isključuju se uvijek međusobno - jer se mogu koristiti za komplimentiranje različitih faza razvoja proizvoda. Model ili prototip ranog koncepta često se stvara postupkom aditiva. Nakon što je taj proizvod finaliziran, možda će biti potrebne veće serije, što otvara vrata oduzimajućoj proizvodnji. U novije vrijeme, gdje je vrijeme najvažnije, primjenjuju se hibridne metode dodavanja/oduzimanja za stvari poput popravljanja oštećenih/istrošenih dijelova ili stvaranja kvalitetnih dijelova s ​​manje vremena.

AUTOMATSKO NAPRIJED

Kako bi zadovoljili stroge zahtjeve kupaca, proizvođači integriraju niz žičanih materijala poput nehrđajućeg čelika, nikla, kobalta, kroma, titana, aluminija i drugih različitih metala u svoju konstrukciju dijelova, počevši od mekane, ali jake podloge, pa do tvrde, trošne -otporna komponenta. Djelomično je to otkrilo potrebu za rješenjima visokih performansi za veću produktivnost i kvalitetu u aditivnom i oduzimajućem proizvodnom okruženju, osobito kada su u pitanju procesi poput aditivne proizvodnje elektrolučnih lukova (WAAM), WAAM-oduzimajući, laserski oblaganje-oduzimanje ili ukrašavanje. Izdvajamo:

  • Napredna servo tehnologija: Kako bi bolje ispunili ciljeve na tržištu i specifikacije dizajna kupaca, što se tiče preciznosti dimenzija i kvalitete završne obrade, krajnji korisnici okreću se naprednim 3D pisačima sa servo sustavima (preko koračnih motora) za optimalnu kontrolu pokreta. Prednosti servo motora, poput Yaskawine Sigme-7, okreću proces dodavanja, pomažući proizvođačima da prevladaju uobičajene probleme putem mogućnosti povećanja pisača:
    • Suzbijanje vibracija: robusni servo motori mogu se pohvaliti filterima za suzbijanje vibracija, kao i filtrima protiv rezonancije i zarezima, što daje iznimno glatko kretanje koje može ukloniti vizualno neugodne stepenaste linije uzrokovane valovima zakretnog momenta koračnog motora.
    • Poboljšanje brzine: brzina ispisa od 350 mm/s sada je stvarnost, što je više nego udvostručenje prosječne brzine ispisa 3D pisača pomoću koračnog motora. Slično, brzina kretanja do 1.500 mm/s može se postići rotacijskim ili do 5 metara/sek linearnom servo tehnologijom. Izuzetno brzo ubrzanje omogućeno putem servo servera visokih performansi omogućuje brži pomak 3D glava za ispis u odgovarajuće položaje. To uvelike olakšava potrebu usporavanja cijelog sustava kako bi se postigla željena kvaliteta završne obrade. Nakon toga, ova nadogradnja kontrole kretanja također znači da krajnji korisnici mogu proizvesti više dijelova na sat bez žrtvovanja kvalitete.
    • Automatsko ugađanje: servo sustavi mogu samostalno izvesti vlastito prilagođeno ugađanje, što omogućuje prilagodbu promjenama u mehanici pisača ili odstupanjima u procesu ispisa. 3D koračni motori ne koriste povratnu informaciju o položaju, pa je gotovo nemoguće kompenzirati promjene u procesima ili odstupanja u mehanici.
    • Povratne informacije kodera: robusni servo sustavi koji nude apsolutnu povratnu informaciju kodera trebaju samo jednom izvršiti rutinu navođenja, što rezultira većim radnim vremenom i uštedom. 3D pisačima koji koriste tehnologiju koračnih motora nedostaje ova značajka i potrebno ih je udomiti svaki put kad se uključe.
    • Otkrivanje povratnih informacija: ekstruder 3D pisača često može biti usko grlo u procesu ispisa, a koračni motor nema sposobnost otkrivanja povratnih informacija za otkrivanje zastoja u ekstruderu - nedostatak koji može dovesti do uništenja čitavog posla ispisa. Imajući to na umu, servo sustavi mogu otkriti rezervne kopije ekstrudera i spriječiti skidanje niti. Ključ za vrhunske performanse ispisa je sustav zatvorene petlje centriran oko optičkog kodera visoke razlučivosti. Servo motori s 24-bitnim enkoderom visoke razlučivosti mogu pružiti 16.777.216 bita rezolucije povratne sprege zatvorene petlje za veću točnost osi i ekstrudera, kao i sinkronizaciju i zaštitu od zaglavljivanja.
  • Roboti visokih performansi: Kao što robusni servo motori pretvaraju aditivne aplikacije, tako i roboti. Njihove izvrsne performanse putanje, čvrsta mehanička struktura i visoke ocjene zaštite od prašine (IP)-u kombinaciji s naprednom kontrolom protiv vibracija i mogućnostima više osi-čine visoko fleksibilne šestoosne robote idealnom opcijom za zahtjevne procese koji okružuju korištenje 3D-a pisača, kao i ključne radnje za subtraktivnu proizvodnju i hibridne metode aditiva/oduzimanja.
    Robotska automatizacija, nadopuna strojevima za 3D ispis, široko uključuje rukovanje tiskanim dijelovima u instalacijama s više strojeva. Od istovara pojedinačnih dijelova iz tiskarskog stroja 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 pri upravljanju prahom, dopunjavanju praha za pisač po potrebi i uklanjanju praha s gotovih dijelova. Slično, lako se postižu i drugi zadaci završne obrade dijelova popularni kod izrade metala poput brušenja, poliranja, uklanjanja ivica ili rezanja. Inspekcija kvalitete, kao i potrebe pakiranja i logistike također se izravno zadovoljavaju robotskom tehnologijom, oslobađajući proizvođače da svoje vrijeme usmjere na rad s većom dodanom vrijednošću, poput izrade po mjeri.
    Za veće izratke, industrijski roboti s velikim dosegom se previjaju za izravno pomicanje ekstruzijske glave 3D pisača. To, zajedno s perifernim alatima poput rotirajućih baza, pozicionera, linearnih kolosijeka, portalnih ograda i drugih, pruža radni prostor potreban za stvaranje prostornih struktura slobodnog oblika. Osim za klasično brzo prototipiranje, roboti se koriste za izradu velikih dijelova slobodnog oblika, oblika kalupa, konstrukcija rešetki u obliku 3D i hibridnih dijelova velikog formata.
  • Višeosni strojni kontroleri: Inovativna tehnologija za povezivanje do 62 osi kretanja u jednom okruženju sada omogućuje višesinkronizaciju širokog spektra industrijskih robota, servo sustava i pogona promjenjive frekvencije koji se koriste u aditivnim, oduzimajućim i hibridnim procesima. Cijela obitelj uređaja sada može besprijekorno raditi zajedno pod potpunom kontrolom i nadzorom PLC -a (programabilnog logičkog kontrolera) ili IEC -ovog upravljačkog stroja, poput MP3300iec. Često programirane s dinamičkim softverskim paketom 61131 IEC, poput MotionWorks IEC-a, ovakve profesionalne platforme koriste poznate alate (tj. RepRap G-kodove, dijagram funkcionalnog bloka, strukturirani tekst, ljestveni dijagram itd.). Kako bi se olakšala integracija i optimiziralo vrijeme rada stroja, uključeni su gotovi alati poput kompenzacije izravnavanja kreveta, kontrole unaprijed pritiska ekstrudera, upravljanja s više vretena i ekstrudera.
  • Korisnička sučelja napredne proizvodnje: Izuzetno korisni za aplikacije u 3D ispisu, rezanju oblika, alatnim strojevima i robotici, različiti softverski paketi mogu brzo isporučiti grafičko sučelje stroja koje se lako prilagođava, pružajući put do veće svestranosti. Dizajnirane s kreativnošću i optimizacijom na umu, intuitivne platforme, poput Yaskawa Compasa, proizvođačima omogućuju brendiranje i jednostavno prilagođavanje zaslona. Od uključivanja atributa jezgre stroja do zadovoljenja potreba korisnika, potrebno je malo programiranja-budući da ti alati pružaju opsežnu biblioteku unaprijed izgrađenih dodataka za C# ili omogućuju uvoz prilagođenih dodataka.

USPONI SE GORE

Iako su pojedinačni aditivni i oduzimajući postupci i dalje popularni, tijekom idućih nekoliko godina dogodit će se veći pomak prema hibridnoj aditivno/oduzimajućoj metodi. Očekuje se rast prema složenoj godišnjoj stopi rasta (CAGR) od 14,8 posto do 2027. godine1, tržište hibridnih strojeva za proizvodnju aditiva spremno je zadovoljiti napredak u rastućim zahtjevima kupaca. Kako bi se izdigli iznad konkurencije, proizvođači bi trebali odvagnuti prednosti i nedostatke hibridne metode za svoje operacije. Uz mogućnost proizvodnje dijelova prema potrebi, do velikog smanjenja ugljičnog otiska, hibridni aditivni/oduzimajući proces nudi neke atraktivne prednosti. Bez obzira na to, napredne tehnologije za ove procese ne treba zanemariti i treba ih implementirati u prodajne prostore kako bi se olakšala veća produktivnost i kvaliteta proizvoda.


Vrijeme objave: 13.-20-2021