Előre 3D -ben: Növelje a kihívásokat a 3D fémnyomtatásban

A szervomotorok és robotok átalakítják az additív alkalmazásokat. Ismerje meg a legújabb tippeket és alkalmazásokat a robotizált automatizálás és a fejlett mozgásvezérlés megvalósításakor az additív és szubtraktív gyártáshoz, valamint a következőket: gondoljon a hibrid additív/szubtraktív módszerekre.1628850930(1)

HALADÓ AUTOMATIKA

Sarah Mellish és RoseMary Burns

Az energiaátalakító berendezések, a mozgásvezérlő technológia, a rendkívül rugalmas robotok és más fejlett technológiák eklektikus keveréke a hajtóerő az új gyártási folyamatok gyors növekedéséhez az ipari környezetben. A prototípusok, alkatrészek és termékek előállításának forradalmasítása, az additív és a szubtraktív gyártás két kiváló példa arra, hogy a gyártók a hatékonyság és a költségmegtakarítás érdekében igyekeznek versenyképesek maradni.

A 3D nyomtatás néven emlegetett additív gyártás (AM) egy nem hagyományos módszer, amely általában digitális tervezési adatok felhasználásával szilárd háromdimenziós objektumokat hoz létre, anyagokat rétegről rétegre olvadva alulról felfelé. Gyakran hulladékmentesen készítenek majdnem nettó alakú (NNS) alkatrészeket, az AM használata mind az alap-, mind a komplex terméktervezésben továbbra is áthatja az iparágakat, mint például az autóipar, a repülőgépipar, az energia, az orvosi, a szállítási és a fogyasztási cikkek. Éppen ellenkezőleg, a szubtraktív folyamat magában foglalja a szakaszok eltávolítását az anyagtömbből nagy pontosságú vágással vagy megmunkálással, hogy 3D terméket hozzon létre.

A legfontosabb különbségek ellenére az additív és a szubtraktív folyamatok nem mindig zárják ki egymást - mivel a termékfejlesztés különböző szakaszainak kiegészítéseként használhatók. Az additív folyamat gyakran létrehoz egy korai koncepciómodellt vagy prototípust. A termék véglegesítése után nagyobb tételekre lehet szükség, ami megnyitja az utat a kivonó gyártáshoz. Újabban, ahol az idő a legfontosabb, hibrid additív/szubtraktív módszereket alkalmaznak olyan dolgokra, mint a sérült/elhasználódott alkatrészek javítása vagy minőségi alkatrészek létrehozása kevesebb átfutási idővel.

AUTOMATIKUS ELŐRE

A szigorú vásárlói igények kielégítése érdekében a gyártók számos huzalanyagot, például rozsdamentes acélt, nikkelt, kobaltot, krómot, titánt, alumíniumot és más fémeket integrálnak a részük szerkezetébe, kezdve egy puha, de erős aljzattal, és kemény kopással. -ellenálló komponens. Részben ez feltárta, hogy nagy teljesítményű megoldásokra van szükség a nagyobb termelékenység és minőség érdekében mind az additív, mind a szubtraktív gyártási környezetben, különösen olyan folyamatok esetében, mint a huzalív adalékanyag-gyártás (WAAM), a WAAM-szubtraktív, a lézeres burkolat-kivonás vagy a dekoráció. Főbb jellemzők:

  • Fejlett szervo technológia: A piacra kerülési célok és a vevők tervezési specifikációinak jobb kielégítése érdekében, ahol a méretek pontossága és a kivitelezés minősége a legfontosabb, a végfelhasználók a fejlett 3D-s nyomtatókhoz fordulnak szervo rendszerekkel (léptetőmotorok felett) az optimális mozgásvezérlés érdekében. A szervomotorok előnyei, mint például a Yaskawa Sigma-7, felborítják az adalékanyag-feldolgozási folyamatot, és segítenek a gyártóknak leküzdeni a gyakori problémákat a nyomtatónövelő képességek révén:
    • Rezgéscsillapítás: a robusztus szervomotorok rezgéscsillapító szűrőkkel, valamint rezonancia- és bemetszésgátló szűrőkkel büszkélkedhetnek, amelyek rendkívül sima mozgást eredményeznek, és kiküszöbölik a léptetőmotor forgatónyomatékának hullámzása által okozott vizuálisan kellemetlen lépcsősorokat.
    • Sebességnövelés: a 350 mm/sec nyomtatási sebesség ma már valóság, több mint kétszeresére növeli a léptetőmotoros 3D nyomtató átlagos nyomtatási sebességét. Hasonlóképpen, akár 1500 mm/sec haladási sebesség érhető el forgó vagy legfeljebb 5 méter/sec lineáris szervo technológia használatával. A nagy teljesítményű szervók rendkívül gyors gyorsítási képessége lehetővé teszi a 3D nyomtatófejek gyorsabb megfelelő helyzetbe állítását. Ez nagyban csökkenti annak szükségességét, hogy egy teljes 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 szervórendszerek önállóan végezhetik el saját egyéni hangolásukat, ami lehetővé teszi, hogy alkalmazkodjanak a nyomtató mechanikájának változásaihoz vagy a nyomtatási folyamat eltéréseihez. A 3D léptetőmotorok nem használnak helyzetvisszajelzést, így szinte lehetetlen kompenzálni a folyamatokban bekövetkező változásokat vagy a mechanikai eltéréseket.
    • Kódoló visszajelzés: A robusztus szervorendszereknek, amelyek abszolút kódoló visszacsatolást kínálnak, csak egyszer kell végrehajtaniuk a beállító rutint, ami nagyobb üzemidőt és költségmegtakarítást eredményez. A léptetőmotoros technológiát használó 3D -s nyomtatókból hiányzik ez a funkció, és minden bekapcsoláskor ki kell igazítani őket.
    • Visszajelzés érzékelés: a 3D nyomtató extrudere gyakran szűk keresztmetszetet jelenthet a nyomtatási folyamatban, és a léptetőmotor nem rendelkezik visszacsatoló érzékelő képességgel az extruder elakadásának észleléséhez - ez a hiányosság az egész nyomtatási munka tönkremeneteléhez vezethet. Ezt szem előtt tartva a szervórendszerek észlelik az extruder biztonsági mentéseit, és megakadályozzák az izzószál eltávolítását. A kiváló nyomtatási teljesítmény kulcsa a zárt hurkú rendszer, amelynek középpontjában egy nagy felbontású optikai kódoló található. A 24 bites abszolút nagy felbontású kódolóval ellátott szervomotorok 16 777 216 bit zárt hurkú visszacsatolási felbontást tudnak biztosítani a nagyobb tengely és extruder pontosság érdekében, valamint szinkronizálást és elakadásvédelmet.
  • Nagy teljesítményű robotok: Ahogy a robusztus szervomotorok átalakítják az additív alkalmazásokat, úgy a robotok is. Kiváló pályateljesítményük, merev mechanikai felépítésük és magas porvédelem (IP) minősítésük-a fejlett rezgéscsillapítással és többtengelyes képességgel kombinálva-a rendkívül rugalmas hattengelyes robotokat ideális megoldássá teszik a 3D használatát körülvevő igényes folyamatokhoz. nyomtatók, valamint a szubtraktív gyártási és a hibrid additív/szubtraktív módszerek kulcsfontosságú intézkedései.
    A 3D nyomtatógépekkel kiegészített robotizált automatizálás széles körben magában foglalja a nyomtatott alkatrészek kezelését többgépes telepítésekben. A rendkívül rugalmas és hatékony robotok-az egyes alkatrészek nyomtatógépből történő kirakásától az alkatrészek szétválasztásáig a többrészes nyomtatási ciklus után-optimalizálják a műveleteket a nagyobb teljesítmény és termelékenység érdekében.
    A hagyományos 3D nyomtatással a robotok segítenek a porkezelésben, szükség esetén a nyomtatópor újratöltésében és a por eltávolításában a kész alkatrészekből. Hasonlóképpen, könnyen elvégezhetők a fémgyártásban népszerű más alkatrész -befejező feladatok is, például csiszolás, polírozás, sorjázás vagy vágás. A minőségellenőrzést, valamint a csomagolási és logisztikai igényeket is teljes mértékben kielégítik a robottechnológia, így a gyártók szabadon hagyhatják idejüket a magasabb hozzáadott értékű munkára, például az egyedi gyártásra.
    Nagyobb munkadarabok esetén a nagy távolságú ipari robotokat szerszámokkal lehet közvetlenül mozgatni a 3D nyomtató extruderfejét. Ez a perifériás szerszámokkal, például forgó bázisokkal, pozícionálókkal, lineáris nyomvonalakkal, kapufákkal és egyebekkel együtt biztosítja a térbeli szabad formájú struktúrák létrehozásához szükséges munkaterületet. A klasszikus gyors prototípus-készítésen kívül robotokat használnak nagy mennyiségű szabad formájú alkatrészek, öntőformák, 3D-alakú rácsos szerkezetek és nagy formátumú hibrid alkatrészek gyártásához.
  • Többtengelyes gépvezérlők: Az innovatív technológia akár 62 mozgástengely egyetlen környezetben történő összekapcsolásához lehetővé teszi az ipari robotok, szervórendszerek és változó frekvenciájú meghajtók széles körének szinkronizálását az additív, szubtraktív és hibrid folyamatokban. Az eszközök egész családja zökkenőmentesen dolgozhat együtt egy PLC (programozható logikai vezérlő) vagy az IEC gépvezérlő, például az MP3300iec teljes vezérlése és felügyelete alatt. Az ilyen professzionális platformok gyakran dinamikus 61131 IEC szoftvercsomaggal, például a MotionWorks IEC programozásával ismerős eszközöket használnak (pl. RepRap G-kódok, Funkcióblokk diagram, Strukturált szöveg, Létradiagram stb.). Az egyszerű integráció megkönnyítése és a gép üzemidejének optimalizálása érdekében olyan kész szerszámok is rendelkezésre állnak, mint az ágy kiegyenlítő kompenzációja, az extruder nyomás-előrehaladásának szabályozása, a több orsó és az extruder vezérlése.
  • Fejlett gyártási felhasználói felületek: Rendkívül előnyös a 3D nyomtatás, az alakvágás, a szerszámgépek és a robotika területén, a változatos szoftvercsomagok gyorsan, könnyen testreszabható grafikus gépi felületet biztosítanak, és utat biztosítanak a sokoldalúsághoz. A kreativitást és az optimalizálást szem előtt tartva kifejlesztett intuitív platformok, mint például a Yaskawa Compass, lehetővé teszik a gyártók számára a képernyők márkázását és testreszabását. Az alapvető gépattribútumoktól kezdve az ügyfelek igényeinek kielégítéséig kevés programozás szükséges-ezek az eszközök kiterjedt könyvtárat biztosítanak az előre beépített C# bővítményekhez, vagy lehetővé teszik az egyéni bővítmények importálását.

FÖLÉ EMELKEDIK

Bár az egyetlen additív és szubtraktív folyamat továbbra is népszerű, a következő néhány évben nagyobb elmozdulás következik be a hibrid additív/szubtraktív módszer felé. Várhatóan 1427 százalékos éves növekedési ütemben (CAGR) fog növekedni 2027 -re1, a hibrid adalékanyaggyártó gépek piaca készen áll arra, hogy megfeleljen a növekvő vevői igényeknek. Ahhoz, hogy felülmúlják a versenyt, a gyártóknak mérlegelniük kell a hibrid módszer előnyeit és hátrányait. A hibrid additív/szubtraktív eljárás, mivel szükség esetén alkatrészeket állít elő, és jelentősen csökkenti a szén -dioxid -kibocsátást, vonzó előnyökkel jár. Ettől függetlenül e folyamatok fejlett technológiáit nem szabad figyelmen kívül hagyni, és a nagyobb termelékenység és termékminőség elősegítése érdekében a műhelyekben kell alkalmazni.


Feladás ideje: 2021. augusztus 13