Servo motory a roboty transformují aditivní aplikace. Naučte se nejnovější tipy a aplikace při implementaci robotické automatizace a pokročilé kontroly pohybu pro aditivní a subtraktivní výrobu, jakož i to, co bude dál: Think Hybrid Aditive/Subtractive Methods.
Postupující automatizace
Autor: Sarah Mellish a Rosemary Burns
Přijetí zařízení pro přeměnu energie, technologie řízení pohybu, extrémně flexibilních robotů a eklektické směsi dalších pokročilých technologií jsou hnacími faktory pro rychlý růst nových výrobních procesů v průmyslovém prostředí. Revoluce způsobu, jakým jsou prototypy, díly a produkty vyráběny, aditivní a subtraktivní výroba jsou dva hlavní příklady, které poskytly výrobci úspory efektivity a nákladů, kteří se snaží zůstat konkurenceschopní.
Aditivní výroba (AM), která se označuje jako 3D tisk, je netradiční metoda, která obvykle využívá data digitálního designu k vytváření solidních trojrozměrných objektů spojováním vrstvy materiálů po vrstvě zdola nahoru. Použití AM pro základní i komplexní návrhy produktů často vyrábějí díly ve tvaru téměř sítě (NNS) bez plýtvání a nadále pronikají odvětví, jako je automobilový průmysl, letecký průmysl, energii, lékařská, přeprava a spotřební výrobky. Naopak, subtraktivní proces zahrnuje odstranění sekcí z bloku materiálu vysokým přesným řezem nebo obráběním za účelem vytvoření 3D produktu.
Navzdory klíčovým rozdílům nejsou aditivní a subtraktivní procesy vždy vzájemně vylučující - protože lze použít k doplnění různých fází vývoje produktu. Aditivní proces je často vytvářen časný koncept model nebo prototyp. Jakmile je tento produkt dokončen, mohou být vyžadovány větší šarže a otevření dveří k subtraktivní výrobě. V poslední době, kde je čas podstaty, se pro věci, jako je oprava poškozených/opotřebovaných dílů, používají hybridní aditivní/subtraktivní metody nebo vytváření kvalitních dílů s menší dodací lhůtou.
Automatizovat dopředu
Pro splnění přísných požadavků zákazníků jsou výrobci integrují řadu drátěných materiálů, jako je nerezová ocel, nikl, kobalt, chrom, titan, hliník a další odlišné kovy do své konstrukce jejich dílů, počínaje měkkým, ale silným substrátem a tvrdým opotřebením -Rezistentní komponenta. Zčásti to odhalilo potřebu vysoce výkonných řešení pro větší produktivitu a kvalitu v aditivním i subtrakčním výrobním prostředí, zejména pokud se jedná o procesy, jako je výroba aditiv drátu (WAAM), WAAM-Subtractive, laserové opláštění nebo dekorace. Mezi hlavní body patří:
- Pokročilá servo technologie:Abychom lépe řešili cíle na trhu a specifikace návrhu zákazníků, kde se týkají přesná přesnost a dokončení kvality, se koncoví uživatelé obracejí na pokročilé 3D tiskárny se systémy servo (přes krok) pro optimální řízení pohybu. Výhody servomotorů, jako je Yaskawa's Sigma-7, otočí aditivní proces na hlavu a pomáhají výrobcům překonat běžné problémy prostřednictvím schopností zvyšovat tiskárnu:
- Potlačení vibrací: Robustní servomotory se mohou pochlubit filtry potlačení vibrací, jakož i anti-rezonance a filtry vrub, což poskytuje extrémně hladký pohyb, který může eliminovat vizuálně nepříjemné stupňové čáry způsobené zvlnění točivého momentu motoru.
- Vylepšení rychlosti: Rychlost tisku 350 mm/s je nyní realitou, což je více než zdvojnásobení průměrné rychlosti tisku 3D tiskárny pomocí krokového motoru. Podobně může být rychlost cestování až 1 500 mm/s pomocí rotační nebo až 5 metrů/s pomocí lineární servo technologie. Extrémně rychlá schopnost zrychlení poskytovaná prostřednictvím vysoce výkonných servosů umožňuje, aby se 3D tiskové hlavy pohybovaly do jejich správných pozic rychleji. To vede dlouhou cestu ke zmírnění potřeby zpomalit celý systém, aby se dosáhlo požadované kvality dokončení. Následně tato upgrade v kontrole pohybu také znamená, že koncoví uživatelé mohou vymyslet více dílů za hodinu bez obětování kvality.
- Automatické ladění: Servo systémy mohou nezávisle provádět vlastní ladění, což umožňuje přizpůsobit se změnám v mechanice tiskárny nebo odchylek v tiskovém procesu. 3D krokových motorů nevyužívá zpětnou vazbu polohy, což téměř znemožňuje kompenzovat změny v procesech nebo nesrovnalostech v mechanice.
- Zpětná vazba kodéru: Robustní servopoziční systémy, které nabízejí absolutní zpětnou vazbu kodéru, musí provádět pouze rutinu navádění, což má za následek větší úsporu do provozu a nákladů. 3D tiskárny, které používají technologii krokových motorů, postrádají tuto funkci a je třeba je honit pokaždé, když jsou napájeny.
- Snížení zpětné vazby: Extrudér 3D tiskárny může být často úzkým místem v procesu tisku a krokový motor nemá schopnost snímání zpětné vazby detekovat džem extrudéru - deficit, který může vést ke zřícenině celé tiskové úlohy. S ohledem na to mohou servo systémy detekovat zálohy extrudéru a zabránit stripování vlákna. Klíčem k vynikajícímu výkonu tisku je mít systém uzavřené smyčky soustředěný kolem optického kodéru s vysokým rozlišením. Servo motory s 24bitovým absolutním kodérem s vysokým rozlišením mohou poskytnout 16 777 216 bitů rozlišení zpětné vazby s uzavřenou smyčkou pro přesnost ose a extrudéru, jakož i synchronizaci a ochranu jam.
- Vysoce výkonné roboti:Stejně jako robustní servomotory transformují aditivní aplikace, jsou to také roboti. Jejich vynikající výkon cesty, tuhá mechanická struktura a hodnocení vysoké ochrany proti prachu (IP)-v kombinaci s pokročilou kontrolou antivibrace a víceosé schopnosti-činí vysoce flexibilní šestiosé roboty ideální možností pro náročné procesy, které obklopují využití 3D Tiskárny, stejně jako klíčové akce pro subtraktivní výrobní a hybridní aditivní/subtraktivní metody.
Robotická automatizace zdarma pro 3D tiskové stroje široce znamená manipulaci s tištěnými díly v instalacích s více stroji. Od vykládání jednotlivých částí z tiskového stroje, po oddělování dílů po vícedílném tiskovém cyklu, vysoce flexibilní a efektivní roboti optimalizují operace pro větší zvýšení propustnosti a produktivity.
S tradičním 3D tiskem jsou roboty užitečné při správě prášku, v případě potřeby doplňují prášek tiskárny a odstraňují prášek z hotových dílů. Podobně je snadno dosaženo dalších úkolů s dokončením částí populární s výrobou kovů, jako je broušení, leštění, deburing nebo řezání. Kvalitní inspekce, stejně jako balení a logistické potřeby jsou také splněny s robotickou technologií a osvobozují výrobci, aby svůj čas zaměřili na práci s vyšší hodnotou, jako je vlastní výroba.
U větších obrobků jsou dlouhostupňové průmyslové roboti nástroje k přímému přesunu hlavy 3D tiskárny. To ve spojení s periferními nástroji, jako jsou rotující základny, polohovače, lineární stopy, gantrie a další, poskytují pracovní prostor potřebný k vytvoření prostorových struktur ve volné formě. Kromě klasického rychlého prototypování se roboti používají pro výrobu velkých objemových částí, formy plísní, 3D tvarovaných příhradových konstrukcí a velkých hybridních dílů. - Řídicí prostředky pro více osů:Inovativní technologie pro propojení až 62 os pohybových osy v jednom prostředí nyní umožňuje multisynchronizaci široké škály průmyslových robotů, servopozice a variabilních frekvenčních pohonů používaných v aditivních, subtrakčních a hybridních procesech. Celá rodina zařízení nyní může spolupracovat bezproblémově pod úplným ovládáním a monitorováním PLC (programovatelný logický řadič) nebo IEC Machine Controller, jako je MP3300IEC. Často naprogramováno s dynamickým softwarovým balíčkem 61131 IEC, jako jsou IEC Motionworks, profesionální platformy, jako je tento, využívají známé nástroje (tj. Reprap G-kódy, diagram funkcí, strukturovaný text, žebříkový diagram atd.). Pro usnadnění snadné integrace a optimalizaci zařízení na stroje jsou zahrnuty připravené nástroje, jako je kompenzace vyrovnávání postele, kontrola tlaku extrudéru, ovládání více vřeten a extrudéry.
- Pokročilá výrobní uživatelská rozhraní:Rozmanité softwarové balíčky, vysoce prospěšné pro aplikace v 3D tisku, řezání tvarů, obráběcího stroje a robotiky, mohou rychle poskytnout snadno přizpůsobitelné rozhraní grafického stroje a poskytnout cestu k větší všestrannosti. Intuitivní platformy, jako je kompas Yaskawa, navržené s ohledem na kreativitu a optimalizaci, umožňují výrobcům značit se a snadno přizpůsobit obrazovky. Od zahrnutí atributů základních strojů k přizpůsobení potřebám zákazníků je vyžadováno malé programování-protože tyto nástroje poskytují rozsáhlou knihovnu předběžných plugin C# nebo umožňují import vlastních plug-inů.
Stoupat nad
Zatímco jednotlivé aditivní a subtraktivní procesy zůstávají populární, v příštích několika letech dojde k většímu posunu k hybridní aditivní/subtraktivní metodě. Očekává se, že do roku 2027 poroste při složené roční míře růstu (CAGR) 14,8 procenta1, trh s hybridními aditivními výrobními stroji je připraven splňovat zvýšení vyvíjejících se požadavků zákazníků. Aby se výrobci zvýšili nad konkurenci, měli by pro své operace zvážit výhody a nevýhody hybridní metody. Díky schopnosti produkovat díly podle potřeby nabízí hybridní aditivní/subtrakční proces k významnému snížení uhlíkové stopy některé atraktivní výhody. Bez ohledu na to by pokročilé technologie pro tyto procesy neměly být přehlíženy a měly by být implementovány na podlahách obchodů, aby se usnadnila větší produktivita a kvalitu produktu.
Čas příspěvku: srpen 13-2021
