Серводвигуни та роботи трансформують застосування добавок. Дізнайтеся про найновіші поради та застосування під час впровадження роботизованої автоматизації та вдосконаленого керування рухом для адитивного та субтрактивного виробництва, а також про те, що буде далі: подумайте про гібридні адитивні/субтрактивні методи.
РОЗВИШЕННЯ АВТОМАТИЗАЦІЇ
Сара Мелліш і Роуз Мері Бернс
Запровадження пристроїв перетворення електроенергії, технології керування рухом, надзвичайно гнучких роботів та еклектичного поєднання інших передових технологій є рушійними факторами швидкого зростання нових процесів виготовлення в промисловому середовищі. Революціонізуючи спосіб виготовлення прототипів, деталей і продуктів, адитивне та субтрактивне виробництво є двома яскравими прикладами, які забезпечують ефективність і економію коштів, які виробники прагнуть залишатися конкурентоспроможними.
Адитивне виробництво (AM) називається 3D-друком — це нетрадиційний метод, який зазвичай використовує дані цифрового дизайну для створення суцільних тривимірних об’єктів шляхом з’єднання матеріалів шар за шаром знизу вгору. Часто виготовляючи деталі майже чистої форми (NNS) без відходів, використання AM як для базових, так і для складних конструкцій виробів продовжує проникати в такі галузі, як автомобільна, аерокосмічна, енергетична, медична, транспортна та споживчі товари. Навпаки, субтрактивний процес передбачає видалення секцій із блоку матеріалу за допомогою високоточного різання або механічної обробки для створення 3D-виробу.
Незважаючи на ключові відмінності, адитивний і субтрактивний процеси не завжди є взаємовиключними, оскільки їх можна використовувати для доповнення різних етапів розробки продукту. Рання концептуальна модель або прототип часто створюється за допомогою адитивного процесу. Коли цей продукт буде завершено, можуть знадобитися більші партії, що відкриває двері для субтрактивного виробництва. Зовсім недавно, коли час має суттєве значення, гібридні адитивні/субтрактивні методи застосовуються для таких речей, як ремонт пошкоджених/зношених деталей або створення якісних деталей за менший час.
АВТОМАТИЗУЙТЕ ВПЕРЕД
Щоб задовольнити суворі вимоги клієнтів, виробники інтегрують ряд матеріалів для дроту, таких як нержавіюча сталь, нікель, кобальт, хром, титан, алюміній та інші різнорідні метали, у конструкції своїх деталей, починаючи з м’якої, але міцної підкладки, закінчуючи твердою, зносостійкою. - стійкий компонент. Частково це виявило потребу у високопродуктивних рішеннях для підвищення продуктивності та якості як у адитивному, так і в субтрактивному виробничому середовищі, особливо там, де це стосується таких процесів, як дугове адитивне виробництво (WAAM), WAAM-субтрактивне, лазерне плакування-субтрактивне або декорування. Основні моменти включають:
- Передова технологія сервоприводу:Для кращого досягнення цілей щодо виходу на ринок і специфікацій дизайну замовника, де йдеться про точність розмірів і якість обробки, кінцеві користувачі звертаються до передових 3D-принтерів із сервосистемами (поверх крокових двигунів) для оптимального контролю руху. Переваги серводвигунів, таких як Sigma-7 від Yaskawa, перевертають аддитивний процес з ніг на голову, допомагаючи виробникам долати типові проблеми за допомогою можливостей покращення роботи принтера:
- Придушення вібрації: міцні серводвигуни оснащені фільтрами придушення вібрацій, а також антирезонансними та режекторними фільтрами, що забезпечує надзвичайно плавний рух, який може усунути візуально неприємні ступінчасті лінії, спричинені пульсаціями крутного моменту крокового двигуна.
- Підвищення швидкості: тепер швидкість друку 350 мм/с стала реальністю, що більш ніж удвічі перевищує середню швидкість друку 3D-принтера з кроковим двигуном. Подібним чином можна досягти швидкості руху до 1500 мм/с за допомогою ротаційної технології або до 5 метрів/с за допомогою технології лінійного сервоприводу. Надзвичайно швидка здатність прискорення, що забезпечується високопродуктивними сервоприводами, дозволяє швидше переміщати головки 3D-друку в належне положення. Це значною мірою зменшує потребу сповільнювати роботу всієї системи для досягнення бажаної якості обробки. Згодом це оновлення контролю руху також означає, що кінцеві користувачі можуть виготовляти більше деталей на годину без шкоди для якості.
- Автоматичне налаштування: сервосистеми можуть самостійно виконувати власне індивідуальне налаштування, що дає змогу адаптуватися до змін у механіці принтера або відхилень у процесі друку. 3D-крокові двигуни не використовують зворотний зв’язок за положенням, що робить майже неможливим компенсувати зміни в процесах або розбіжності в механіці.
- Зворотній зв'язок кодера: надійним сервосистемам, які пропонують абсолютний зворотний зв'язок кодера, потрібно лише один раз виконати процедуру повернення до початкової точки, що призводить до збільшення часу безвідмовної роботи та економії коштів. 3D-принтери, які використовують технологію крокового двигуна, не мають цієї функції, і їх потрібно повертати в початкове положення щоразу, коли вони вмикаються.
- Розпізнавання зворотного зв’язку: екструдер 3D-принтера часто може бути вузьким місцем у процесі друку, а кроковий двигун не має здатності вимірювати зворотний зв’язок, щоб виявити застрягання в екструдері — недолік, який може призвести до руйнування всього завдання друку. Маючи це на увазі, сервосистеми можуть виявляти резервні копії екструдера та запобігати здиранню ниток. Ключ до чудової продуктивності друку полягає в наявності замкнутої системи, зосередженої навколо оптичного кодера високої роздільної здатності. Серводвигуни з 24-розрядним шифратором абсолютної високої роздільної здатності можуть забезпечити 16 777 216 біт роздільної здатності замкнутого циклу для більшої точності осі та екструдера, а також синхронізації та захисту від застрягання.
- Високопродуктивні роботи:Так само, як надійні серводвигуни трансформують адитивні додатки, так само й роботи. Їх чудова продуктивність на шляху, жорстка механічна структура та високі рейтинги захисту від пилу (IP) у поєднанні з вдосконаленим антивібраційним контролем і можливістю роботи з кількома осями роблять дуже гнучких шестиосьових роботів ідеальним вибором для складних процесів, пов’язаних із використанням 3D. принтерів, а також основні дії для субтрактивного виробництва та гібридних адитивних/субтрактивних методів.
Роботизована автоматизація, яка доповнює машини для 3D-друку, широко передбачає обробку друкованих частин у багатомашинних установках. Від вивантаження окремих частин із друкарської машини до відокремлення частин після багатокомпонентного циклу друку — надзвичайно гнучкі та ефективні роботи оптимізують операції для збільшення продуктивності та підвищення продуктивності.
За допомогою традиційного 3D-друку роботи допомагають керувати порошком, заправляти порошок у принтер, коли це необхідно, і видаляти порошок із готових деталей. Подібним чином можна легко виконати інші завдання обробки деталей, популярні у виробництві металу, такі як шліфування, полірування, видалення задирок або різання. Контроль якості, а також потреби в упаковці та логістиці також задовольняються за допомогою роботизованих технологій, звільняючи виробників зосереджувати свій час на роботі з вищою доданою вартістю, наприклад виготовленні на замовлення.
Для більших заготовок промислові роботи з великим радіусом дії оснащуються для безпосереднього переміщення екструзійної головки 3D-принтера. Це, у поєднанні з периферійними інструментами, такими як обертові основи, позиціонери, лінійні доріжки, портали тощо, забезпечує робочий простір, необхідний для створення просторових структур довільної форми. Крім класичного швидкого прототипування, роботи використовуються для виготовлення великих об’ємних деталей довільної форми, прес-форм, тривимірних фермових конструкцій і великоформатних гібридних деталей. - Контролери багатоосьових машин:Інноваційна технологія з’єднання до 62 осей руху в одному середовищі тепер робить можливою мультисинхронізацію широкого спектру промислових роботів, сервосистем і приводів із змінною частотою, які використовуються в адитивних, субтрактивних і гібридних процесах. Ціле сімейство пристроїв тепер може бездоганно працювати разом під повним контролем і моніторингом PLC (програмований логічний контролер) або машинного контролера IEC, наприклад MP3300iec. Професійні платформи, які часто програмуються за допомогою динамічного пакету програмного забезпечення 61131 IEC, наприклад MotionWorks IEC, використовують знайомі інструменти (тобто G-коди RepRap, функціональну блок-схему, структурований текст, сходову діаграму тощо). Щоб полегшити інтеграцію та оптимізувати час безвідмовної роботи машини, включено готові інструменти, такі як компенсація вирівнювання ліжка, керування випередженням тиску екструдера, керування кількома шпинделями та екструдером.
- Розширені інтерфейси користувача для виробництва:Різноманітні пакети програмного забезпечення, надзвичайно корисні для додатків у 3D-друкі, форморізанні, верстатобудуванні та робототехніці, можуть швидко створити графічний інтерфейс машини, який легко налаштувати, забезпечуючи шлях до більшої універсальності. Розроблені з урахуванням креативності та оптимізації, інтуїтивно зрозумілі платформи, такі як Yaskawa Compass, дозволяють виробникам брендувати та легко налаштовувати екрани. Від включення основних атрибутів машини до задоволення потреб клієнтів, програмування не вимагається, оскільки ці інструменти надають велику бібліотеку готових плагінів C# або дозволяють імпортувати спеціальні плагіни.
ПІДНЯТЬСЯ Вище
У той час як єдиний адитивний і субтрактивний процеси залишаються популярними, більший зсув до гібридного адитивного/віднімального методу відбудеться протягом наступних кількох років. Очікується, що до 2027 року загальний річний темп зростання (CAGR) складе 14,8 відсотка1, ринок машин для гібридного адитивного виробництва готовий задовольнити зростаючі потреби клієнтів. Щоб піднятися над конкурентами, виробники повинні зважити всі плюси і мінуси гібридного методу для своєї діяльності. Зі здатністю виробляти деталі за потреби, значно зменшуючи викиди вуглецю, гібридний процес додавання/віднімання пропонує деякі привабливі переваги. Незважаючи на це, не можна нехтувати передовими технологіями для цих процесів, і їх слід впроваджувати на цехах, щоб сприяти підвищенню продуктивності та якості продукції.
Час публікації: 13 серпня 2021 р
