Вперед у 3D: Висхід над викликами у 3D -друку металів

Сервомотори та роботи перетворюють аддитивні програми. Ознайомтеся з останніми порадами та програмами при впровадженні роботизованої автоматизації та вдосконаленого управління рухом для адитивного та віднімального виробництва, а також про те, що буде далі: продумайте гібридні аддитивно -віднімальні методи.1628850930(1)

РОЗВИТОЧНА АВТОМАТИЗАЦІЯ

Сара Мелліш та РоузМері Бернс

Прийняття пристроїв перетворення енергії, технології управління рухом, надзвичайно гнучких роботів та еклектичного поєднання інших передових технологій є рушійними факторами для швидкого зростання нових виробничих процесів у промисловому ландшафті. Революція у способах виготовлення прототипів, деталей та виробів, адитивне та субтрактивне виробництво - два яскравих приклади, які забезпечили ефективність та економію витрат виробників, які прагнуть залишатися конкурентоспроможними.

Позначений як 3D-друк, аддитивне виробництво (АД)-це нетрадиційний метод, який зазвичай використовує дані цифрового дизайну для створення твердих тривимірних об’єктів шляхом сплавлення матеріалів пошарово знизу вгору. Часто виготовляючи деталі майже сітчастої форми (NNS) без відходів, використання АМ як для базових, так і для складних конструкцій продуктів продовжує проникати в такі галузі промисловості, як автомобілебудування, аерокосмічна, енергетична, медична, транспортна та споживча продукція. Навпаки, процес віднімання передбачає видалення ділянок з блоку матеріалу за допомогою високоточної різання або механічної обробки для створення 3D -виробу.

Незважаючи на ключові відмінності, адитивні та віднімальні процеси не завжди взаємовиключні - оскільки їх можна використовувати для компліментації різних етапів розробки продукту. Модель або прототип ранньої концепції часто створюється шляхом аддитивного процесу. Після того, як цей продукт буде доопрацьований, можуть знадобитися більші партії, що відкриває двері для вилучення виробництва. Зовсім недавно, де час є найважливішим, застосовуються гібридні адитивно -віднімальні методи для таких ремонтів, як ремонт пошкоджених/зношених деталей або створення якісних деталей з меншим часом виконання.

АВТОМАТИЧНА ВПЕРЕД

Щоб задовольнити найсуворіші вимоги замовника, виробники інтегрують у конструкцію своєї частини цілий ряд дротяних матеріалів, таких як нержавіюча сталь, нікель, кобальт, хром, титан, алюміній та інші різні метали, починаючи з м’якої, але міцної підкладки та закінчуючи міцною зносостійкістю -стійкий компонент. Частково це виявило потребу у високопродуктивних рішеннях для більшої продуктивності та якості як у адитивних, так і у субтрактивних виробничих середовищах, особливо там, де йдеться про такі процеси, як виробництво адитивної дротової дуги (WAAM), WAAM-віднімання, лазерне облицювання-віднімання чи декорування. Основні моменти включають:

  • Передові технології сервоприводів: Для кращого вирішення завдань виходу на ринок та специфікацій замовника, що стосуються точності розмірів та якості обробки, кінцеві користувачі звертаються до сучасних 3D-принтерів із сервосистемами (над кроковими двигунами) для оптимального управління рухом. Переваги серводвигунів, таких як Sigma-7 від Yaskawa, перевертають процес аддитивних процесів, допомагаючи виробникам долати поширені проблеми за допомогою можливостей підвищення принтера:
    • Придушення вібрації: міцні серводвигуни мають фільтри для придушення вібрації, а також антирезонансні та виїмчасті фільтри, що забезпечують надзвичайно плавний рух, який може усунути візуально неприємні ступінчасті лінії, викликані пульсаціями крутного моменту крокового двигуна.
    • Підвищення швидкості: швидкість друку 350 мм/с тепер реальність, що більш ніж удвічі перевищує середню швидкість друку 3D -принтера за допомогою крокового двигуна. Подібним чином, швидкість руху до 1500 мм/с може бути досягнута за допомогою повороту або до 5 метрів/сек за допомогою технології лінійного сервоприводу. Надзвичайно швидке прискорення, що забезпечується завдяки високопродуктивним сервоприводам, дозволяє швидше переміщати 3D-друкуючі голівки у належне положення. Це в значній мірі зменшує необхідність уповільнення роботи всієї системи до досягнення бажаної якості обробки. Згодом це оновлення системи контролю руху також означає, що кінцеві користувачі можуть виготовляти більше деталей на годину без шкоди для якості.
    • Автоматична настройка: сервосистеми можуть самостійно виконувати власну власну настройку, що дає можливість адаптуватися до змін у механіці принтера або відхилень у процесі друку. 3D крокові двигуни не використовують зворотний зв'язок положення, що робить практично неможливим компенсувати зміни в процесах або розбіжності в механіці.
    • Зворотній зв'язок з кодером: надійним сервосистемам, які пропонують абсолютний зворотний зв'язок з кодером, потрібно лише один раз виконати процедуру наведення, що призводить до більшої безперебійної роботи та економії коштів. 3D -принтери, які використовують технологію крокового двигуна, не мають цієї функції, і їх потрібно розміщувати під час кожного включення.
    • Виявлення зворотного зв'язку: екструдер 3D -принтера часто може бути вузьким місцем у процесі друку, а кроковий двигун не має здатності виявляти зворотний зв'язок для виявлення застрягання екструдера - дефіцит, який може призвести до руйнування всього завдання друку. Маючи це на увазі, сервосистеми можуть виявляти резервні копії екструдера та запобігати розшаруванню ниток. Ключем до чудової якості друку є наявність замкнутої системи, зосередженої навколо оптичного кодера високої роздільної здатності. Сервомотори з 24-розрядним абсолютним енкодером високої роздільної здатності можуть забезпечити 16777216 біт роздільної здатності із зворотним зв'язком для більшої точності осі та екструдера, а також синхронізацію та захист від заклинювання.
  • Високопродуктивні роботи: Подібно до того, як надійні серводвигуни перетворюють аддитивні програми, так само і роботи. Їх відмінна продуктивність, жорстка механічна структура та високі показники захисту від пилу (IP)-у поєднанні з вдосконаленим антивібраційним управлінням та можливістю багатовісь-роблять надзвичайно гнучких шестивісних роботів ідеальним варіантом для складних процесів, що оточують використання 3D принтери, а також ключові дії щодо методів віднімання виробництва та гібридних методів адитивно -віднімання.
    Роботизована автоматизація, що доповнює машини для 3D-друку, широко передбачає поводження з друкованими деталями в багатомашинних установках. Від розвантаження окремих деталей з друкарської машини до розділення деталей після багатокомпонентного циклу друку, надзвичайно гнучкі та ефективні роботи оптимізують операції для більшої продуктивності та підвищення продуктивності.
    За допомогою традиційного 3D -друку роботи допомагають керувати порошком, заправляти порошок для принтера за необхідності та видаляти порошок з готових деталей. Подібним чином легко досягаються інші завдання оздоблення деталей, популярні у виробництві металу, такі як шліфування, полірування, видалення задирок або різання. Інспекція якості, а також потреби в упаковці та логістиці також забезпечуються за допомогою робототехнічних технологій, звільняючи виробників, щоб зосередити свій час на роботі з більшою доданою вартістю, наприклад на виробництві на замовлення.
    Для більших заготовок промислові роботи з великою досяжністю обробляються для прямого переміщення екструзійної голівки 3D-принтера. Це у поєднанні з периферійними інструментами, такими як обертові основи, позиціонери, лінійні доріжки, портали тощо, забезпечують робоче місце, необхідне для створення просторових структур вільної форми. Окрім класичного швидкого прототипування, роботи використовуються для виготовлення деталей вільної форми великого обсягу, форм, тривимірних конструкцій ферм та широкоформатних гібридних деталей.
  • Багатоосьові машинні контролери: Інноваційна технологія для з'єднання до 62 осей руху в одному середовищі робить можливим багатосинхронну синхронізацію широкого спектра промислових роботів, сервосистем та частотно-регулювальних приводів, що використовуються в аддитивних, віднімальних та гібридних процесах. Тепер ціла родина пристроїв може безперебійно працювати разом під повним контролем і моніторингом контролера PLC (програмований логічний контролер) або машинного контролера IEC, такого як MP3300iec. Часто запрограмовані за допомогою динамічного програмного пакета IEC 61131, такого як MotionWorks IEC, такі професійні платформи використовують знайомі інструменти (тобто RepRap G-коди, функціональні блок-схеми, структурований текст, діаграму драбини тощо). Щоб полегшити легку інтеграцію та оптимізувати час безперебійної роботи машини, в комплект входять готові інструменти, такі як компенсація вирівнювання ліжка, регулювання тиску екструдера, багатошпиндельний та екструдерний контроль.
  • Розширені користувальницькі інтерфейси виробництва: Різноманітні пакети програм, які дуже корисні для застосувань у 3D-друку, різанні форм, верстатах та робототехніці, можуть швидко забезпечити простий у налаштуванні графічний інтерфейс машини, що забезпечує шлях до більшої універсальності. Розроблені з урахуванням креативності та оптимізації, інтуїтивно зрозумілі платформи, такі як Yaskawa Compass, дозволяють виробникам маркувати та легко налаштовувати екрани. Від включення основних машинних атрибутів до задоволення потреб клієнтів, потрібне невелике програмування-оскільки ці інструменти надають велику бібліотеку готових плагінів C# або дозволяють імпортувати власні плагіни.

ПІДНЯТИСЯ ВИЩЕ

Хоча єдині адитивні та віднімальні процеси залишаються популярними, протягом наступних кількох років відбудеться більший зсув у бік гібридного адитивно -віднімального методу. Очікується зростання до загальних річних темпів зростання (CAGR) 14,8 відсотка до 2027 року1, ринок гібридних машин для виробництва добавок готова відповідати зростанню вимог замовника. Щоб піднятися над конкурентами, виробники повинні зважити всі «за» і «проти» гібридного методу для своєї діяльності. З можливістю виробництва деталей у міру необхідності та значним скороченням викидів вуглецю гібридний аддитивно -віднімальний процес пропонує деякі привабливі переваги. Незважаючи на це, передові технології цих процесів не слід оминати увагою і їх слід впроваджувати на цехах, щоб сприяти більшій продуктивності та якості продукції.


Час публікації: 13-20 серпня