Servo motorji in roboti spreminjajo aplikacije dodatkov. Naučite se najnovejših nasvetov in aplikacij pri implementaciji robotske avtomatizacije in naprednega nadzora gibanja za aditivno in subtraktivno proizvodnjo ter o tem, kaj sledi: pomislite na hibridne aditivne/subtraktivne metode.
NAPREDNA AVTOMATIZACIJA
Avtorja Sarah Mellish in RoseMary Burns
Sprejetje naprav za pretvorbo moči, tehnologije nadzora gibanja, izjemno prilagodljivih robotov in eklektične mešanice drugih naprednih tehnologij so gonilni dejavniki za hitro rast novih proizvodnih procesov v industrijskem okolju. Revolucioniranje načina izdelave prototipov, delov in izdelkov, aditivna in subtraktivna proizvodnja sta dva glavna primera, ki proizvajalcem zagotavljata učinkovitost in prihranke pri stroških, s katerimi želijo ostati konkurenčni.
Dodatna proizvodnja (AM), imenovana 3D-tiskanje, je netradicionalna metoda, ki običajno uporablja digitalne načrtovalske podatke za ustvarjanje trdnih tridimenzionalnih predmetov s taljenjem materialov plast za plastjo od spodaj navzgor. Pogosto izdeluje dele skoraj neto oblike (NNS) brez odpadkov, uporaba AM tako za osnovne kot za kompleksne zasnove izdelkov še naprej prodira v industrije, kot so avtomobilska, vesoljska, energetska, medicinska, transportna in potrošniška industrija. Nasprotno, subtraktivni postopek vključuje odstranjevanje delov iz bloka materiala z visoko natančnim rezanjem ali strojno obdelavo, da se ustvari 3D izdelek.
Kljub ključnim razlikam se aditivni in subtraktivni procesi med seboj ne izključujejo vedno – saj jih je mogoče uporabiti za dopolnitev različnih stopenj razvoja izdelka. Zgodnji konceptni model ali prototip se pogosto ustvari z aditivnim postopkom. Ko je izdelek dokončan, bodo morda potrebne večje serije, kar bo odprlo vrata subtraktivni proizvodnji. V zadnjem času, kjer je čas bistvenega pomena, se hibridne aditivne/odštevalne metode uporabljajo za stvari, kot je popravilo poškodovanih/obrabljenih delov ali ustvarjanje kakovostnih delov s krajšim časom dobave.
AVTOMATIZIRAJ NAPREJ
Da bi izpolnili stroge zahteve kupcev, proizvajalci v konstrukcijo delov vključujejo vrsto materialov za žice, kot so nerjavno jeklo, nikelj, kobalt, krom, titan, aluminij in druge različne kovine, začenši z mehko, a močno podlago in konča s trdo, obrabljivo podlago. - odporna komponenta. Deloma je to razkrilo potrebo po visoko zmogljivih rešitvah za večjo produktivnost in kakovost tako v aditivnih kot subtraktivnih proizvodnih okoljih, zlasti kjer gre za postopke, kot so aditivna proizvodnja z žično oblokom (WAAM), subtraktivna WAAM, subtraktivna laserska obloga ali dekoracija. Poudarki vključujejo:
- Napredna servo tehnologija:Za boljše izpolnjevanje ciljev o času do trženja in konstrukcijskih specifikacij strank, kar zadeva dimenzijsko natančnost in kakovost zaključka, se končni uporabniki obračajo na napredne 3D-tiskalnike s servo sistemi (nad koračnimi motorji) za optimalen nadzor gibanja. Prednosti servo motorjev, kot je Yaskawin Sigma-7, obrnejo proces dodajanja na glavo in pomagajo proizvajalcem premagati običajne težave prek zmogljivosti za izboljšanje tiskalnika:
- Dušenje tresljajev: robustni servo motorji se ponašajo s filtri za dušenje tresljajev, kot tudi protiresonančnimi in zareznimi filtri, ki zagotavljajo izjemno gladko gibanje, ki lahko odpravi vizualno neprijetne stopničaste črte, ki jih povzroča valovanje navora koračnega motorja.
- Izboljšanje hitrosti: hitrost tiskanja 350 mm/s je zdaj realnost, kar več kot podvoji povprečno hitrost tiskanja 3D tiskalnika s koračnim motorjem. Podobno je mogoče doseči hitrost vožnje do 1.500 mm/s z uporabo rotacijske ali do 5 metrov/s z uporabo linearne servo tehnologije. Zmogljivost izjemno hitrega pospeševanja, ki jo zagotavljajo visokozmogljivi servo motorji, omogoča, da se 3D tiskalne glave hitreje premaknejo v pravilne položaje. To v veliki meri olajša potrebo po upočasnitvi celotnega sistema, da bi dosegli želeno kakovost končne obdelave. Kasneje ta nadgradnja nadzora gibanja tudi pomeni, da lahko končni uporabniki izdelajo več delov na uro brez žrtvovanja kakovosti.
- Samodejna nastavitev: servo sistemi lahko neodvisno izvajajo lastno nastavitev po meri, kar omogoča prilagajanje spremembam v mehaniki tiskalnika ali odstopanj v procesu tiskanja. 3D koračni motorji ne uporabljajo povratne informacije o položaju, zaradi česar je skoraj nemogoče kompenzirati spremembe v procesih ali neskladja v mehaniki.
- Povratne informacije kodirnika: robustni servo sistemi, ki ponujajo absolutne povratne informacije kodirnika, morajo samo enkrat izvesti rutino samonavajanja, kar ima za posledico daljši čas delovanja in prihranke pri stroških. 3D-tiskalniki, ki uporabljajo tehnologijo koračnih motorjev, nimajo te funkcije in jih je treba zagnati vsakič, ko se vklopijo.
- Zaznavanje povratnih informacij: ekstruder 3D-tiskalnika je pogosto lahko ozko grlo v procesu tiskanja, koračni motor pa nima zmožnosti zaznavanja povratnih informacij, da bi zaznal zastoj ekstruderja - pomanjkljivost, ki lahko vodi do propada celotnega tiskalnega posla. S tem v mislih lahko servo sistemi zaznajo rezervne kopije ekstruderja in preprečijo luščenje filamentov. Ključ do vrhunske zmogljivosti tiskanja je zaprtozančni sistem, osredotočen okoli optičnega kodirnika visoke ločljivosti. Servo motorji s 24-bitnim kodirnikom absolutne visoke ločljivosti lahko zagotovijo 16.777.216 bitov povratne ločljivosti zaprte zanke za večjo natančnost osi in ekstruderja ter sinhronizacijo in zaščito pred zastoji.
- Visoko zmogljivi roboti:Tako kot robustni servo motorji spreminjajo aplikacije dodatkov, tudi roboti. Zaradi njihove odlične zmogljivosti na poti, toge mehanske strukture in visoke ocene zaščite pred prahom (IP) – v kombinaciji z naprednim nadzorom proti tresljajem in večosno zmogljivostjo – so zelo prilagodljivi šestosni roboti idealna možnost za zahtevne procese, ki obdajajo uporabo 3D. tiskalnike, pa tudi ključne ukrepe za subtraktivno proizvodnjo in hibridne aditivne/subtraktivne metode.
Robotska avtomatizacija, ki dopolnjuje 3D tiskarske stroje, na široko vključuje ravnanje s tiskanimi deli v napravah z več stroji. Od odstranjevanja posameznih delov iz tiskarnega stroja do ločevanja delov po večdelnem ciklu tiskanja, zelo prilagodljivi in učinkoviti roboti optimizirajo operacije za večjo pretočnost in povečanje produktivnosti.
Pri tradicionalnem 3D-tiskanju so roboti v pomoč pri upravljanju prahu, ponovnem polnjenju prahu za tiskalnik, ko je to potrebno, in odstranjevanju prahu iz končnih delov. Podobno je enostavno opraviti druge končne naloge delov, ki so priljubljene pri izdelavi kovin, kot so brušenje, poliranje, odstranjevanje robov ali rezanje. Inšpekcija kakovosti, pa tudi potrebe po pakiranju in logistiki so prav tako neposredno zadovoljene z robotsko tehnologijo, s čimer se proizvajalci osvobodijo, da svoj čas osredotočijo na delo z višjo dodano vrednostjo, kot je izdelava po meri.
Za večje obdelovance se uporabljajo industrijski roboti z dolgim dosegom, ki neposredno premikajo ekstruzijsko glavo 3D-tiskalnika. To v povezavi s perifernimi orodji, kot so vrtljive podlage, pozicionerji, linearne tirnice, portali in drugo, zagotavljajo delovni prostor, potreben za ustvarjanje prostorskih struktur proste oblike. Poleg klasične hitre izdelave prototipov se roboti uporabljajo za izdelavo prostorninskih delov prostih oblik, kalupov, 3D-oblikovanih nosilnih konstrukcij in hibridnih delov velikega formata. - Večosni krmilniki strojev:Inovativna tehnologija za povezovanje do 62 osi gibanja v enem okolju zdaj omogoča multisinhronizacijo širokega nabora industrijskih robotov, servo sistemov in pogonov s spremenljivo frekvenco, ki se uporabljajo v aditivnih, subtraktivnih in hibridnih procesih. Celotna družina naprav lahko zdaj brezhibno deluje skupaj pod popolnim nadzorom in spremljanjem PLC (programmable Logic Controller) ali strojnega krmilnika IEC, kot je MP3300iec. Profesionalne platforme, kot je ta, pogosto programirane z dinamičnim programskim paketom 61131 IEC, kot je MotionWorks IEC, uporabljajo znana orodja (npr. G-kode RepRap, diagram funkcijskih blokov, strukturirano besedilo, lestvični diagram itd.). Za lažjo integracijo in optimizacijo časa delovanja stroja so vključena že pripravljena orodja, kot so kompenzacija izravnave postelje, krmiljenje napredovanja tlaka ekstrudorja, krmiljenje več vreten in ekstruderja.
- Napredni uporabniški vmesniki za proizvodnjo:Različni programski paketi, ki so zelo koristni za aplikacije v 3D-tiskanju, rezanju oblik, obdelovalnih strojih in robotiki, lahko hitro zagotovijo grafični vmesnik stroja, ki ga je enostavno prilagoditi, kar zagotavlja pot do večje vsestranskosti. Intuitivne platforme, zasnovane z mislijo na ustvarjalnost in optimizacijo, kot je Yaskawa Compass, proizvajalcem omogočajo blagovno znamko in preprosto prilagajanje zaslonov. Od vključitve osnovnih atributov stroja do prilagajanja potrebam strank je potrebno le malo programiranja — saj ta orodja zagotavljajo obsežno knjižnico vnaprej pripravljenih vtičnikov C# ali omogočajo uvoz vtičnikov po meri.
DVIGNI SE NAD
Medtem ko enojni aditivni in odštevalni postopki ostajajo priljubljeni, se bo v naslednjih nekaj letih zgodil večji premik k hibridni aditivni/odštevalni metodi. Pričakuje se, da bo do leta 2027 rasla s skupno letno stopnjo rasti (CAGR) v višini 14,8 odstotka.1, je trg hibridnih strojev za aditivno proizvodnjo pripravljen, da izpolni vzpon v razvijajočih se zahtevah strank. Da bi se dvignili nad konkurenco, bi morali proizvajalci pretehtati prednosti in slabosti hibridne metode za svoje delovanje. Z zmožnostjo izdelave delov po potrebi, do velikega zmanjšanja ogljičnega odtisa, hibridni postopek dodajanja/odštevanja ponuja nekaj privlačnih prednosti. Ne glede na to ne smemo spregledati naprednih tehnologij za te postopke in jih je treba uvesti v delavnicah, da se omogoči večja produktivnost in kakovost izdelkov.
Čas objave: 13. avgusta 2021
