Motor servo dan robot sedang mengubah aplikasi aditif. Ketahui petua dan aplikasi terkini apabila melaksanakan automasi robotik dan kawalan gerakan lanjutan untuk pembuatan aditif dan tolak, serta perkara seterusnya: fikir kaedah aditif/tolak hibrid.
MEMAJUKAN AUTOMASI
Oleh Sarah Mellish dan RoseMary Burns
Penerimaan peranti penukaran kuasa, teknologi kawalan pergerakan, robot yang sangat fleksibel dan gabungan eklektik teknologi canggih lain menjadi faktor pemacu pertumbuhan pesat proses fabrikasi baharu merentas landskap perindustrian. Merevolusikan cara prototaip, alat ganti dan produk dibuat, pembuatan aditif dan tolak adalah dua contoh utama yang telah menyediakan kecekapan dan penjimatan kos fabrikasi berusaha untuk kekal berdaya saing.
Dirujuk sebagai percetakan 3D, pembuatan aditif (AM) ialah kaedah bukan tradisional yang biasanya menggunakan data reka bentuk digital untuk mencipta objek tiga dimensi pepejal dengan menggabungkan bahan lapisan demi lapisan dari bawah ke atas. Selalunya membuat bahagian berbentuk hampir bersih (NNS) tanpa pembaziran, penggunaan AM untuk kedua-dua reka bentuk produk asas dan kompleks terus meresap dalam industri seperti automotif, aeroangkasa, tenaga, perubatan, pengangkutan dan produk pengguna. Sebaliknya, proses penolakan memerlukan pengalihan bahagian daripada blok bahan dengan pemotongan berketepatan tinggi atau pemesinan untuk mencipta produk 3D.
Walaupun terdapat perbezaan utama, proses aditif dan penolakan tidak selalunya saling eksklusif — kerana ia boleh digunakan untuk memuji pelbagai peringkat pembangunan produk. Model atau prototaip konsep awal sering dicipta oleh proses aditif. Setelah produk itu dimuktamadkan, kelompok yang lebih besar mungkin diperlukan, membuka pintu kepada pembuatan tolak. Baru-baru ini, di mana masa adalah penting, kaedah tambahan/tolak hibrid sedang digunakan untuk perkara seperti membaiki bahagian yang rosak/haus atau mencipta bahagian yang berkualiti dengan lebih sedikit masa pendahuluan.
AUTOMATIK KE HADAPAN
Untuk memenuhi permintaan pelanggan yang ketat, fabrikasi mengintegrasikan pelbagai bahan dawai seperti keluli tahan karat, nikel, kobalt, krom, titanium, aluminium dan logam lain yang tidak serupa ke dalam bahagian pembinaannya, bermula dengan substrat yang lembut lagi kuat dan kemasan dengan kehausan yang keras. -komponen tahan. Sebahagiannya, ini telah mendedahkan keperluan untuk penyelesaian berprestasi tinggi untuk produktiviti dan kualiti yang lebih tinggi dalam kedua-dua persekitaran pembuatan aditif dan penolakan, terutamanya apabila proses seperti pembuatan aditif arka dawai (WAAM), penolakan WAAM, penolakan pelapisan laser atau hiasan adalah berkenaan. Sorotan termasuk:
- Teknologi Servo Lanjutan:Untuk menangani dengan lebih baik matlamat masa ke pasaran dan spesifikasi reka bentuk pelanggan, yang mengambil kira ketepatan dimensi dan kualiti kemasan, pengguna akhir beralih kepada pencetak 3D lanjutan dengan sistem servo (melalui motor stepper) untuk kawalan gerakan yang optimum. Faedah motor servo, seperti Sigma-7 Yaskawa, menghidupkan proses aditif pada kepalanya, membantu fabrikasi mengatasi masalah biasa melalui keupayaan meningkatkan pencetak:
- Penindasan getaran: motor servo yang teguh mempunyai penapis penindasan getaran, serta penapis anti-resonans dan takuk, menghasilkan gerakan yang sangat licin yang boleh menghilangkan garisan langkah yang tidak menyenangkan secara visual yang disebabkan oleh riak tork motor stepper.
- Peningkatan kelajuan: kelajuan cetakan 350 mm/saat kini menjadi kenyataan, lebih daripada menggandakan purata kelajuan cetakan pencetak 3D menggunakan motor pelangkah. Begitu juga, kelajuan perjalanan sehingga 1,500 mm/saat boleh dicapai menggunakan putaran atau sehingga 5 meter/saat menggunakan teknologi servo linear. Keupayaan pecutan yang sangat pantas yang disediakan melalui servos berprestasi tinggi membolehkan kepala cetakan 3D dialihkan ke kedudukan yang sepatutnya dengan lebih pantas. Ini pergi jauh untuk mengurangkan keperluan untuk memperlahankan keseluruhan sistem untuk mencapai kualiti kemasan yang diingini. Selepas itu, peningkatan dalam kawalan gerakan ini juga bermakna pengguna akhir boleh mengarang lebih banyak bahagian sejam tanpa mengorbankan kualiti.
- Penalaan automatik: sistem servo boleh melakukan penalaan tersuai sendiri secara bebas, yang memungkinkan untuk menyesuaikan diri dengan perubahan dalam mekanik pencetak atau variasi dalam proses pencetakan. Motor stepper 3D tidak menggunakan maklum balas kedudukan, menjadikannya hampir mustahil untuk mengimbangi perubahan dalam proses atau percanggahan dalam mekanik.
- Maklum balas pengekod: sistem servo teguh yang menawarkan maklum balas pengekod mutlak hanya perlu melakukan rutin homing sekali, menghasilkan masa operasi dan penjimatan kos yang lebih besar. Pencetak 3D yang menggunakan teknologi motor stepper kekurangan ciri ini dan perlu disimpan di rumah setiap kali ia dihidupkan.
- Penderiaan maklum balas: penyemperit pencetak 3D selalunya boleh menjadi halangan dalam proses pencetakan, dan motor pelangkah tidak mempunyai keupayaan pengesan maklum balas untuk mengesan kesesakan penyemperit — defisit yang boleh menyebabkan kemusnahan keseluruhan kerja cetakan. Dengan ini, sistem servo boleh mengesan sandaran penyemperit dan menghalang pelucutan filamen. Kunci kepada prestasi percetakan yang unggul ialah mempunyai sistem gelung tertutup yang berpusat di sekitar pengekod optik resolusi tinggi. Motor servo dengan pengekod resolusi tinggi mutlak 24-bit boleh memberikan 16,777,216 bit resolusi maklum balas gelung tertutup untuk ketepatan paksi dan penyemperit yang lebih tinggi, serta penyegerakan dan perlindungan kesesakan.
- Robot Berprestasi Tinggi:Sama seperti motor servo yang teguh mengubah aplikasi aditif, begitu juga robot. Prestasi laluan yang sangat baik, struktur mekanikal tegar dan penarafan perlindungan habuk (IP) yang tinggi — digabungkan dengan kawalan anti-getaran termaju dan keupayaan berbilang paksi — menjadikan robot enam paksi yang sangat fleksibel sebagai pilihan ideal untuk proses menuntut yang mengelilingi penggunaan 3D pencetak, serta tindakan utama untuk pembuatan tolak dan kaedah tambahan/tolak hibrid.
Automasi robotik percuma kepada mesin pencetak 3D secara meluas memerlukan pengendalian bahagian bercetak dalam pemasangan berbilang mesin. Daripada memunggah bahagian individu daripada mesin cetak, kepada mengasingkan bahagian selepas kitaran cetakan berbilang bahagian, robot yang sangat fleksibel dan cekap mengoptimumkan operasi untuk daya pemprosesan yang lebih besar dan keuntungan produktiviti.
Dengan percetakan 3D tradisional, robot membantu dengan pengurusan serbuk, mengisi semula serbuk pencetak apabila diperlukan dan mengeluarkan serbuk daripada bahagian siap. Begitu juga, tugasan kemasan bahagian lain yang popular dengan fabrikasi logam seperti pengisaran, penggilap, deburring atau pemotongan mudah dicapai. Pemeriksaan kualiti, serta keperluan pembungkusan dan logistik juga dipenuhi dengan teknologi robotik, membebaskan fabrikasi untuk menumpukan masa mereka pada kerja nilai tambah yang lebih tinggi, seperti fabrikasi tersuai.
Untuk bahan kerja yang lebih besar, robot industri jarak jauh sedang digunakan untuk menggerakkan kepala penyemperitan pencetak 3D secara terus. Ini, bersama-sama dengan alatan persisian seperti tapak berputar, penentu kedudukan, trek linear, gantri dan banyak lagi, menyediakan ruang kerja yang diperlukan untuk mencipta struktur bentuk bebas spatial. Selain daripada prototaip pantas klasik, robot digunakan untuk fabrikasi bahagian bentuk bebas volum besar, bentuk acuan, pembinaan kekuda berbentuk 3D dan bahagian hibrid format besar. - Pengawal Mesin berbilang paksi:Teknologi inovatif untuk menyambung sehingga 62 paksi gerakan dalam satu persekitaran kini membolehkan penyegerakan berbilang pelbagai robot industri, sistem servo dan pemacu frekuensi berubah-ubah yang digunakan dalam proses tambahan, tolak dan hibrid. Seluruh keluarga peranti kini boleh berfungsi dengan lancar bersama-sama di bawah kawalan dan pemantauan lengkap PLC (Pengawal Logik Boleh Diprogram) atau pengawal mesin IEC, seperti MP3300iec. Selalunya diprogramkan dengan pakej perisian 61131 IEC dinamik, seperti MotionWorks IEC, platform profesional seperti ini menggunakan alat biasa (iaitu, RepRap G-codes, Function Block Diagram, Structured Text, Ladder Diagram, dsb.). Untuk memudahkan penyepaduan yang mudah dan mengoptimumkan masa operasi mesin, alatan siap sedia seperti pampasan meratakan katil, kawalan pendahuluan tekanan penyemperit, berbilang gelendong dan kawalan penyemperit disertakan.
- Antara Muka Pengguna Pembuatan Lanjutan:Sangat berfaedah kepada aplikasi dalam percetakan 3D, pemotongan bentuk, alatan mesin dan robotik, pakej perisian yang pelbagai dengan cepat boleh menyampaikan antara muka mesin grafik yang mudah disesuaikan, menyediakan laluan kepada fleksibiliti yang lebih besar. Direka bentuk dengan mengambil kira kreativiti dan pengoptimuman, platform intuitif, seperti Yaskawa Compass, membolehkan pengeluar menjenamakan dan menyesuaikan skrin dengan mudah. Daripada menyertakan atribut mesin teras kepada memenuhi keperluan pelanggan, sedikit pengaturcaraan diperlukan — kerana alatan ini menyediakan perpustakaan yang luas bagi pemalam C# terbina terlebih dahulu atau membolehkan pengimportan pemalam tersuai.
BANGKIT DI ATAS
Walaupun proses aditif dan tolak tunggal kekal popular, peralihan yang lebih besar ke arah kaedah aditif/tolak hibrid akan berlaku dalam beberapa tahun akan datang. Dijangka berkembang pada kadar pertumbuhan tahunan kompaun (CAGR) sebanyak 14.8 peratus menjelang 20271, pasaran mesin pembuatan aditif hibrid bersedia untuk memenuhi peningkatan permintaan pelanggan yang berkembang. Untuk mengatasi persaingan, pengeluar harus mempertimbangkan kebaikan dan keburukan kaedah hibrid untuk operasi mereka. Dengan keupayaan untuk menghasilkan bahagian mengikut keperluan, kepada pengurangan besar dalam jejak karbon, proses aditif/penolakan hibrid menawarkan beberapa faedah yang menarik. Walau apa pun, teknologi canggih untuk proses ini tidak boleh diabaikan dan harus dilaksanakan di tingkat kedai untuk memudahkan produktiviti dan kualiti produk yang lebih tinggi.
Masa siaran: 13 Ogos 2021
