Servomotoarele și roboții transformă aplicațiile aditive. Aflați cele mai recente sfaturi și aplicații atunci când implementați automatizarea robotică și controlul avansat al mișcării pentru fabricarea aditivă și subtractivă, precum și ce urmează: gândiți-vă la metode hibride aditive/străctive.
AVANSARE AUTOMATIZAREA
De Sarah Mellish și RoseMary Burns
Adoptarea dispozitivelor de conversie a puterii, a tehnologiei de control al mișcării, a roboților extrem de flexibili și a unui amestec eclectic de alte tehnologii avansate sunt factori determinanți pentru creșterea rapidă a noilor procese de fabricare în peisajul industrial. Revoluționând modul în care sunt realizate prototipurile, piesele și produsele, producția aditivă și subtractivă sunt două exemple principale care au oferit eficiența și economiile de costuri pe care producătorii încearcă să rămână competitivi.
Denumită imprimare 3D, fabricarea aditivă (AM) este o metodă netradițională care utilizează de obicei date de design digital pentru a crea obiecte solide tridimensionale prin fuzionarea materialelor strat cu strat de jos în sus. Producând adesea piese de formă aproape netă (NNS) fără deșeuri, utilizarea AM atât pentru proiecte de produse de bază, cât și pentru cele complexe continuă să pătrundă în industrii precum cea auto, aerospațială, energetică, medicală, de transport și produse de larg consum. Dimpotrivă, procesul de scădere presupune îndepărtarea secțiunilor dintr-un bloc de material prin tăiere sau prelucrare de înaltă precizie pentru a crea un produs 3D.
În ciuda diferențelor esențiale, procesele aditive și străctive nu se exclud întotdeauna reciproc, deoarece pot fi folosite pentru a completa diferitele etape ale dezvoltării produsului. Un model de concept timpuriu sau un prototip este adesea creat de procesul aditiv. Odată ce produsul este finalizat, pot fi necesare loturi mai mari, deschizând ușa producției subtractive. Mai recent, acolo unde timpul este esențial, se aplică metode hibride aditive/străctive pentru lucruri precum repararea pieselor deteriorate/uzate sau crearea de piese de calitate cu un timp de livrare mai mic.
AUTOMATIZAREA ÎNVĂŢĂRII
Pentru a satisface cerințele stricte ale clienților, producătorii integrează o gamă largă de materiale de sârmă, cum ar fi oțel inoxidabil, nichel, cobalt, crom, titan, aluminiu și alte metale diferite în construcția lor, începând cu un substrat moale, dar puternic și terminând cu o uzură dură. -componenta rezistenta. Parțial, acest lucru a dezvăluit nevoia de soluții de înaltă performanță pentru o productivitate și o calitate mai mari atât în medii de producție aditivă, cât și substractivă, în special în cazul proceselor precum fabricarea aditivă cu arc de sârmă (WAAM), WAAM-substractie, placare cu laser-substractie sau decorare. Repere includ:
- Tehnologie servo avansată:Pentru a aborda mai bine obiectivele de livrare pe piață și specificațiile de proiectare ale clienților, în ceea ce privește precizia dimensională și calitatea finisajului, utilizatorii finali apelează la imprimante 3D avansate cu sisteme servo (peste motoare pas cu pas) pentru un control optim al mișcării. Beneficiile servomotoarelor, cum ar fi Sigma-7 de la Yaskawa, transformă procesul aditiv peste cap, ajutând producătorii să depășească problemele obișnuite prin capabilitățile de creștere a imprimantei:
- Suprimarea vibrațiilor: servomotoarele robuste se laudă cu filtre de suprimare a vibrațiilor, precum și filtre anti-rezonanță și crestătură, producând o mișcare extrem de lină care poate elimina liniile în trepte neplăcute din punct de vedere vizual cauzate de ondularea cuplului motorului pas cu pas.
- Îmbunătățirea vitezei: o viteză de imprimare de 350 mm/sec este acum o realitate, mai mult decât dublând viteza medie de imprimare a unei imprimante 3D folosind un motor pas cu pas. În mod similar, o viteză de deplasare de până la 1.500 mm/sec poate fi atinsă utilizând sistemul rotativ sau de până la 5 metri/sec folosind tehnologia servo liniară. Capacitatea de accelerare extrem de rapidă oferită de servo-urile de înaltă performanță permite ca capetele de imprimare 3D să fie mutate mai rapid în pozițiile corespunzătoare. Acest lucru ajută la atenuarea necesității de a încetini un întreg sistem pentru a atinge calitatea de finisare dorită. Ulterior, această actualizare a controlului mișcării înseamnă, de asemenea, că utilizatorii finali pot fabrica mai multe piese pe oră fără a sacrifica calitatea.
- Reglaj automat: sistemele servo își pot efectua în mod independent propriul reglaj personalizat, ceea ce face posibilă adaptarea la modificările mecanicii unei imprimante sau la variațiile unui proces de imprimare. Motoarele pas cu pas 3D nu utilizează feedback de poziție, ceea ce face aproape imposibilă compensarea schimbărilor în procese sau a discrepanțelor în mecanică.
- Feedback al codificatorului: sistemele servo robuste, care oferă feedback absolut al codificatorului, trebuie să efectueze o singură dată o rutină de orientare, ceea ce duce la o durată de funcționare mai mare și economii de costuri. Imprimantele 3D care folosesc tehnologia motorului pas cu pas nu au această caracteristică și trebuie să fie așezate la domiciliu de fiecare dată când sunt pornite.
- Sensarea feedback-ului: un extruder al unei imprimante 3D poate fi adesea un blocaj în procesul de imprimare, iar un motor pas cu pas nu are capacitatea de detectare a feedback-ului de a detecta un blocaj al extruderului - un deficit care poate duce la distrugerea întregii lucrări de imprimare. Având în vedere acest lucru, sistemele servo pot detecta backup-urile extruderului și pot preveni îndepărtarea filamentului. Cheia pentru performanța superioară de imprimare este de a avea un sistem în buclă închisă centrat în jurul unui encoder optic de înaltă rezoluție. Servomotoarele cu un encoder absolut de înaltă rezoluție de 24 de biți pot oferi 16.777.216 de biți de rezoluție de feedback în buclă închisă pentru o mai mare precizie a axelor și a extruderului, precum și pentru sincronizare și protecție împotriva blocajelor.
- Roboți de înaltă performanță:La fel cum servomotoarele robuste transformă aplicațiile aditive, la fel sunt și roboții. Performanța lor excelentă, structura mecanică rigidă și gradul ridicat de protecție împotriva prafului (IP) - combinate cu controlul anti-vibrații avansat și capacitatea multi-axă - fac din roboții cu șase axe extrem de flexibili o opțiune ideală pentru procesele solicitante care înconjoară utilizarea 3D. imprimante, precum și acțiuni cheie pentru fabricarea subtractivă și metode hibride aditiv/străgător.
Automatizarea robotică complementară mașinilor de imprimare 3D implică, pe scară largă, manipularea pieselor imprimate în instalații cu mai multe mașini. De la descărcarea pieselor individuale de pe mașina de imprimare, până la separarea pieselor după un ciclu de imprimare cu mai multe părți, roboții extrem de flexibili și eficienți optimizează operațiunile pentru un randament mai mare și câștiguri de productivitate.
Cu imprimarea 3D tradițională, roboții sunt de ajutor în gestionarea pulberii, reumplerea cu pulbere de imprimantă atunci când este necesar și îndepărtarea pulberii din piesele finite. În mod similar, alte sarcini de finisare a pieselor populare în fabricarea metalului, cum ar fi șlefuirea, lustruirea, debavurarea sau tăierea sunt ușor de realizat. Inspecția calității, precum și nevoile de ambalare și logistică sunt, de asemenea, satisfăcute direct cu tehnologia robotică, eliberând producătorilor să își concentreze timpul pe lucrări cu valoare adăugată mai mare, cum ar fi fabricarea personalizată.
Pentru piesele de prelucrat mai mari, roboți industriali cu rază lungă sunt echipați pentru a muta direct un cap de extrudare a imprimantei 3D. Acestea, împreună cu instrumente periferice, cum ar fi baze rotative, poziționare, șine liniare, portaluri și multe altele, oferă spațiul de lucru necesar pentru a crea structuri spațiale cu formă liberă. În afară de prototiparea rapidă clasică, roboții sunt utilizați pentru fabricarea de piese cu formă liberă de volum mare, forme de matriță, construcții de ferme în formă 3D și piese hibride de format mare. - Controlere de mașină cu mai multe axe:Tehnologia inovatoare pentru conectarea a până la 62 de axe de mișcare într-un singur mediu face acum posibilă sincronizarea multiplă a unei game largi de roboți industriali, sisteme servo și unități de frecvență variabilă utilizate în procesele aditive, subtractive și hibride. O întreagă familie de dispozitive poate lucra acum perfect împreună sub controlul și monitorizarea completă a unui PLC (controller logic programabil) sau controler de mașină IEC, cum ar fi MP3300iec. Deseori programate cu un pachet software dinamic 61131 IEC, cum ar fi MotionWorks IEC, platformele profesionale ca aceasta utilizează instrumente familiare (de exemplu, coduri G RepRap, diagramă bloc funcțional, text structurat, diagramă ladder etc.). Pentru a facilita integrarea ușoară și pentru a optimiza timpul de funcționare al mașinii, sunt incluse instrumente gata făcute, cum ar fi compensarea nivelării patului, controlul avansului presiunii extruderului, controlul axului multiplu și al extruderului.
- Interfețe de utilizator pentru producție avansată:Foarte benefice pentru aplicațiile din imprimarea 3D, tăierea formelor, mașinile-unelte și robotică, diverse pachete de software pot oferi rapid o interfață grafică a mașinii ușor de personalizat, oferind o cale către o mai mare versatilitate. Proiectate având în vedere creativitatea și optimizarea, platformele intuitive, cum ar fi Yaskawa Compass, permit producătorilor să marcheze și să personalizeze cu ușurință ecranele. De la includerea atributelor de bază ale mașinii până la satisfacerea nevoilor clienților, este necesară puțină programare - deoarece aceste instrumente oferă o bibliotecă extinsă de plug-in-uri C# preconstruite sau permit importarea de plug-in-uri personalizate.
RIDICAȚI SUS
În timp ce procesele unice aditive și străctive rămân populare, în următorii câțiva ani va avea loc o schimbare mai mare către metoda hibridă aditiv/străgătoare. Se așteaptă să crească la o rată de creștere anuală compusă (CAGR) de 14,8% până în 20271, piața mașinilor hibride de fabricare aditivă este pregătită să răspundă creșterii în evoluția cerințelor clienților. Pentru a se ridica deasupra concurenței, producătorii ar trebui să cântărească avantajele și dezavantajele metodei hibride pentru operațiunile lor. Cu capacitatea de a produce piese după cum este necesar, la o reducere majoră a amprentei de carbon, procesul hibrid aditiv/străgător oferă câteva beneficii atractive. Oricum, tehnologiile avansate pentru aceste procese nu trebuie trecute cu vederea și ar trebui implementate în ateliere pentru a facilita o mai mare productivitate și calitate a produsului.
Ora postării: 13-aug-2021
