A szervomotorok és robotok átalakítják az adalékanyagok alkalmazását. Ismerje meg a legújabb tippeket és alkalmazásokat a robotautomatizálás és a fejlett mozgásvezérlés megvalósítása során az additív és kivonó gyártáshoz, valamint a következő lépésekre: gondoljon hibrid additív/kivonó módszerekre.
FEJLESZTŐ AUTOMATIZÁLÁS
Írta: Sarah Mellish és RoseMary Burns
Az energiaátalakító eszközök, a mozgásvezérlési technológia, a rendkívül rugalmas robotok és más fejlett technológiák eklektikus keveréke az ipari környezetben az új gyártási folyamatok gyors növekedésének hajtóereje. Forradalmasítva a prototípusok, alkatrészek és termékek gyártási módját, az additív és szubtraktív gyártás két kiváló példa arra, hogy a gyártók versenyképesek maradjanak.
A 3D nyomtatásként emlegetett additív gyártás (AM) egy nem hagyományos módszer, amely általában digitális tervezési adatokat használ fel szilárd, háromdimenziós objektumok létrehozására az anyagok rétegenkénti olvasztásával alulról felfelé. Gyakran pazarlás nélkül készítenek közel háló alakú (NNS) alkatrészeket, az AM-ek használata mind az alapvető, mind az összetett terméktervezésben továbbra is áthatja az olyan iparágakat, mint az autóipar, a repülőgépipar, az energia, az orvostudomány, a közlekedés és a fogyasztói termékek. Éppen ellenkezőleg, a kivonási folyamat során metszeteket távolítanak el egy anyagtömbből nagy pontosságú vágással vagy megmunkálással, hogy 3D-s terméket készítsenek.
A kulcsfontosságú különbségek ellenére az additív és kivonó eljárások nem mindig zárják ki egymást, mivel a termékfejlesztés különböző szakaszaiban kiegészíthetők. A korai koncepciómodell vagy prototípus gyakran az additív eljárással jön létre. A termék véglegesítése után nagyobb tételekre lehet szükség, ami megnyitja a kaput a kivonó gyártás előtt. A közelmúltban, ahol az idő a lényeg, a hibrid additív/kivonó módszereket alkalmazzák olyan dolgokra, mint a sérült/kopott alkatrészek javítása vagy minőségi alkatrészek létrehozása rövidebb átfutási idővel.
AUTOMATIZÁLÁS ELŐRE
A szigorú vásárlói igények kielégítése érdekében a gyártók számos huzalanyagot, például rozsdamentes acélt, nikkelt, kobaltot, krómot, titánt, alumíniumot és más, eltérő fémeket építenek be alkatrészeikbe, kezdve a puha, de erős hordozóval és a kemény kopásállósággal. - ellenálló komponens. Ez részben feltárta, hogy nagy teljesítményű megoldásokra van szükség a nagyobb termelékenység és minőség érdekében mind az additív, mind a kivonó gyártási környezetben, különösen olyan eljárások esetében, mint a huzalív additív gyártás (WAAM), WAAM-kivonás, lézeres bevonat-kivonás vagy dekoráció. A kiemelések a következők:
- Fejlett szervo technológia:A piacra jutási idővel kapcsolatos célok és az ügyfelek tervezési specifikációinak jobb kielégítése érdekében, ami a méretpontosságot és a kidolgozás minőségét illeti, a végfelhasználók a (léptetőmotorok feletti) szervorendszerekkel ellátott, fejlett 3D nyomtatókhoz fordulnak az optimális mozgásvezérlés érdekében. A szervomotorok, például a Yaskawa Sigma-7 előnyei a feje tetejére állítják az adalékolási folyamatot, segítve a gyártókat a gyakori problémák leküzdésében a nyomtatójavító képességekkel:
- Rezgéscsillapítás: a robusztus szervomotorok rezgéscsillapító szűrőkkel, valamint anti-rezonancia- és bevágásszűrőkkel büszkélkedhetnek, amelyek rendkívül sima mozgást biztosítanak, ami kiküszöböli a léptetőmotor nyomatékhulláma által okozott, vizuálisan kellemetlen lépcsős vonalakat.
- Sebességnövelés: a 350 mm/s-os nyomtatási sebesség mára valósággá vált, több mint megkétszerezve a léptetőmotoros 3D nyomtatók átlagos nyomtatási sebességét. Hasonlóan, akár 1500 mm/sec haladási sebesség is elérhető rotációs vagy 5 méter/sec-ig lineáris szervotechnológiával. A nagy teljesítményű szervók által biztosított rendkívül gyors gyorsítási képesség lehetővé teszi a 3D nyomtatófejek gyorsabb mozgatását a megfelelő pozícióba. Ez nagyban csökkenti annak szükségességét, hogy az egész rendszert le kell lassítani a kívánt befejezési minőség elérése érdekében. Ezt követően a mozgásvezérlés ezen fejlesztése azt is jelenti, hogy a végfelhasználók óránként több alkatrészt gyárthatnak a minőség feláldozása nélkül.
- Automatikus hangolás: a szervorendszerek önállóan is végre tudják hajtani saját egyedi hangolásukat, amely lehetővé teszi a nyomtató mechanikájában bekövetkezett változásokhoz vagy a nyomtatási folyamat eltéréseihez való alkalmazkodást. A 3D léptetőmotorok nem használnak helyzet-visszacsatolást, így szinte lehetetlen kompenzálni a folyamatokban bekövetkezett változásokat vagy a mechanikai eltéréseket.
- Encoder-visszacsatolás: az abszolút jeladó-visszacsatolást biztosító robusztus szervorendszereknek csak egyszer kell végrehajtaniuk az irányító rutint, ami nagyobb üzemidőt és költségmegtakarítást eredményez. A léptetőmotoros technológiát használó 3D nyomtatókból hiányzik ez a funkció, és minden alkalommal, amikor bekapcsolják őket, otthonukba kell helyezni őket.
- Visszacsatolás érzékelése: a 3D nyomtató extruderje gyakran szűk keresztmetszetet jelenthet a nyomtatási folyamatban, és a léptetőmotor nem rendelkezik visszacsatolásérzékelő képességgel az extruder elakadásának észlelésére – ez a hiányosság egy teljes nyomtatási feladat tönkretételéhez vezethet. Ezt szem előtt tartva, a szervorendszerek képesek észlelni az extruder biztonsági mentéseit, és megakadályozzák az izzószálak lecsupaszítását. A kiváló nyomtatási teljesítmény kulcsa a zárt hurkú rendszer, amely egy nagy felbontású optikai kódoló köré épül. A 24 bites abszolút nagy felbontású kódolóval ellátott szervomotorok 16 777 216 bites zárt hurkú visszacsatolási felbontást biztosítanak a nagyobb tengely- és extruder pontosság, valamint szinkronizálás és elakadásvédelem érdekében.
- Nagy teljesítményű robotok:Ahogy a robusztus szervomotorok átalakítják az additív alkalmazásokat, úgy a robotok is. Kiváló pályateljesítményük, merev mechanikai szerkezetük és magas porvédelmi (IP) besorolásuk – a fejlett rezgéscsillapító vezérléssel és a többtengelyes képességgel kombinálva – a rendkívül rugalmas hattengelyes robotokat ideális választássá teszik a 3D felhasználását körülvevő, igényes folyamatokhoz. nyomtatók, valamint kulcsfontosságú műveletek a kivonó gyártáshoz és a hibrid additív/kivonó módszerekhez.
A 3D nyomtatógépeket kiegészítő robotautomatizálás széles körben magában foglalja a nyomtatott alkatrészek kezelését többgépes telepítéseknél. A rendkívül rugalmas és hatékony robotok optimalizálják a műveleteket az egyes alkatrészek nyomtatógépből való kirakodásától a többrészes nyomtatási ciklus utáni szétválasztásáig a nagyobb teljesítmény és termelékenység növelése érdekében.
A hagyományos 3D nyomtatásnál a robotok segítenek a porkezelésben, szükség esetén a nyomtatópor újratöltésében és a por eltávolításában a kész alkatrészekről. Hasonlóképpen, a fémgyártásban népszerű egyéb alkatrész-megmunkálási feladatok, mint a csiszolás, polírozás, sorjázás vagy vágás, könnyen elvégezhetők. A minőségellenőrzési, valamint a csomagolási és logisztikai igényeket szintén a robottechnológiával elégítik ki, így a gyártók szabadabbá teszik az idejüket a magasabb hozzáadott értékű munkára, például az egyedi gyártásra összpontosítva.
Nagyobb munkadarabok esetén nagy hatótávolságú ipari robotokat szerelnek fel a 3D nyomtató extrudáló fejének közvetlen mozgatására. Ez a perifériás eszközökkel, például forgó alapokkal, pozícionálókkal, lineáris pályákkal, portálokkal és egyebekkel együtt biztosítja a térbeli szabad formájú struktúrák létrehozásához szükséges munkaterületet. A klasszikus gyorsprototípus-készítés mellett a robotokat nagy volumenű szabad formájú alkatrészek, öntőformák, 3D alakú rácsos szerkezetek és nagy formátumú hibrid alkatrészek gyártására is használják. - Többtengelyes gépvezérlők:Az akár 62 mozgástengely egyetlen környezetben történő összekapcsolására szolgáló innovatív technológia most lehetővé teszi az additív, kivonó és hibrid folyamatokban használt ipari robotok, szervorendszerek és változtatható frekvenciájú hajtások széles körének többszörös szinkronizálását. Eszközök egész családja zökkenőmentesen működhet együtt egy PLC (Programmable Logic Controller) vagy IEC gépvezérlő, például az MP3300iec teljes vezérlése és felügyelete mellett. A gyakran dinamikus 61131 IEC szoftvercsomaggal, például a MotionWorks IEC-vel programozva az ehhez hasonló professzionális platformok ismert eszközöket (pl. RepRap G-kódokat, funkcióblokk diagramot, strukturált szöveget, létradiagramot stb.) használnak. Az egyszerű integráció megkönnyítése és a gép üzemidejének optimalizálása érdekében olyan kész eszközöket tartalmaznak, mint az ágyszint-kiegyenlítés, az extrudernyomás-elősegítés, a többorsós és az extrudervezérlés.
- Fejlett gyártási felhasználói felületek:A 3D-nyomtatás, alakvágás, szerszámgép és robotika alkalmazásai számára rendkívül előnyös változatos szoftvercsomagok gyorsan testreszabható grafikus gépi felületet biztosítanak, utat biztosítva a nagyobb sokoldalúsághoz. A kreativitást és az optimalizálást szem előtt tartva tervezett, intuitív platformok, mint például a Yaskawa Compass, lehetővé teszik a gyártók számára, hogy márkajelzést készítsenek és egyszerűen testreszabják a képernyőket. Az alapvető gépattribútumok feltüntetésétől a vásárlói igények kielégítéséig kevés programozásra van szükség – mivel ezek az eszközök az előre elkészített C# beépülő modulok kiterjedt könyvtárát biztosítják, vagy lehetővé teszik az egyéni beépülő modulok importálását.
EMELKEDJ FELÜL
Míg az egyetlen additív és kivonó eljárások továbbra is népszerűek maradnak, a következő néhány évben nagyobb elmozdulás fog bekövetkezni a hibrid additív/kivonó módszer felé. Várhatóan 14,8 százalékos összetett éves növekedési rátával (CAGR) fog növekedni 2027-re1, a hibrid adalékanyag-gyártó gépek piaca készen áll arra, hogy megfeleljen a változó vásárlói igényeknek. Ahhoz, hogy felülemelkedhessenek a versenytársakkal szemben, a gyártóknak mérlegelniük kell a hibrid módszer előnyeit és hátrányait. A szükség szerinti alkatrészek gyártásának képességével a szénlábnyom jelentős csökkentése érdekében a hibrid additív/kivonó eljárás vonzó előnyöket kínál. Mindazonáltal nem szabad figyelmen kívül hagyni ezeknek a folyamatoknak a fejlett technológiáit, és a nagyobb termelékenység és a termékminőség elősegítése érdekében az üzletekben be kell őket vezetni.
Feladás időpontja: 2021. augusztus 13
