Οι σερβοκινητήρες και τα ρομπότ μετατρέπουν τις εφαρμογές προσθέτων. Μάθετε τις τελευταίες συμβουλές και εφαρμογές κατά την εφαρμογή ρομποτικής αυτοματοποίησης και προηγμένου ελέγχου κίνησης για πρόσθετα και αφαιρετική κατασκευή, καθώς και για το επόμενο: σκεφτείτε τις υβριδικές πρόσθετες/αφαιρετικές μεθόδους.
Προώθηση αυτοματισμού
Από τη Sarah Mellish και το Rosemary Burns
Η υιοθέτηση συσκευών μετατροπής ισχύος, η τεχνολογία ελέγχου κίνησης, τα εξαιρετικά ευέλικτα ρομπότ και ένας εκλεκτικός συνδυασμός άλλων προηγμένων τεχνολογιών αποτελούν παράγοντες για την ταχεία ανάπτυξη νέων διαδικασιών κατασκευής σε όλο το βιομηχανικό τοπίο. Η επανάσταση του τρόπου με τον οποίο κατασκευάζονται πρωτότυπα, μέρη και προϊόντα, τα πρόσθετα και η αφαιρετική κατασκευή είναι δύο πρωταρχικά παραδείγματα που έχουν παράσχει την αποδοτικότητα και τους κατασκευαστές εξοικονόμησης κόστους που επιδιώκουν να παραμείνουν ανταγωνιστικοί.
Αναφέρεται ως 3D εκτύπωση, η παραγωγή προσθέτων (AM) είναι μια μη παραδοσιακή μέθοδος που χρησιμοποιεί συνήθως δεδομένα ψηφιακού σχεδιασμού για τη δημιουργία συμπαγών τρισδιάστατων αντικειμένων με στρώση υλικών συγχωνεύοντας με στρώμα από κάτω προς τα πάνω. Συχνά κατασκευάζοντας εξαρτήματα σε σχήμα δίχτυ (NNS) χωρίς απόβλητα, η χρήση της AM τόσο για τα βασικά όσο και τα πολύπλοκα σχέδια προϊόντων συνεχίζει να διαπερνούν βιομηχανίες όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η αεροδιαστημική, η ενέργεια, η ιατρική, η μεταφορά και τα καταναλωτικά προϊόντα. Αντίθετα, η αφαιρετική διαδικασία συνεπάγεται την αφαίρεση των τμημάτων από ένα μπλοκ υλικού με υψηλή κοπή ακριβείας ή κατεργασία για τη δημιουργία ενός προϊόντος 3D.
Παρά τις βασικές διαφορές, οι πρόσθετες και αφαιρετικές διαδικασίες δεν είναι πάντοτε αμοιβαία αποκλειστικές - καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να συγχαρώ διάφορα στάδια ανάπτυξης προϊόντων. Ένα πρώιμο μοντέλο ή ένα πρωτότυπο δημιουργείται συχνά από τη διαδικασία πρόσθετου. Μόλις οριστικοποιηθεί αυτό το προϊόν, ενδέχεται να απαιτούνται μεγαλύτερες παρτίδες, ανοίγοντας την πόρτα σε ελκυστική παραγωγή. Πιο πρόσφατα, όπου ο χρόνος είναι ουσιαστικός, εφαρμόζονται υβριδικά πρόσθετα/αφαιρετικά μέθοδοι για πράγματα όπως η επισκευή των κατεστραμμένων/φθαρμένων τμημάτων ή η δημιουργία ποιοτικών εξαρτημάτων με λιγότερο χρόνο παράδοσης.
Αυτοματοποιήστε τα προς τα εμπρός
Για να καλύψουν αυστηρές απαιτήσεις πελατών, οι κατασκευαστές ενσωματώνουν μια σειρά από σύρματα όπως ανοξείδωτο χάλυβα, νικέλιο, κοβάλτιο, χρώμιο, τιτάνιο, αλουμίνιο και άλλα ανόμοια μέταλλα στην κατασκευή τους, ξεκινώντας από ένα μαλακό αλλά ισχυρό υπόστρωμα και φινίρισμα με σκληρή φθορά -Αυτό συστατικό. Εν μέρει, αυτό αποκάλυψε την ανάγκη για λύσεις υψηλής απόδοσης για μεγαλύτερη παραγωγικότητα και ποιότητα τόσο σε πρόσθετα όσο και σε αφαιρετικά περιβάλλοντα παραγωγής, ειδικά όταν οι διαδικασίες όπως η παραγωγή προσθέτων τόξου (WAAM), WAAM-επιθετικές, επενδύσεις με λέιζερ ή διακόσμηση. Τα κυριότερα σημεία περιλαμβάνουν:
- Προηγμένη τεχνολογία σερβο:Για την καλύτερη αντιμετώπιση των στόχων χρόνου στην αγορά και των προδιαγραφών σχεδιασμού των πελατών, όπου αφορά τις διαστατικές ακρίβεια και την ποιότητα τερματισμού, οι τελικοί χρήστες στρέφονται σε προχωρημένους 3D εκτυπωτές με σερβο συστήματα (πάνω από τους κινητήρες Stepper) για βέλτιστο έλεγχο κίνησης. Τα οφέλη από τους σερβοκινητήρες, όπως το Sigma-7 της Yaskawa, μετατρέπουν τη διαδικασία πρόσθετων στο κεφάλι της, βοηθώντας τους κατασκευαστές να ξεπερνά τα κοινά ζητήματα μέσω των δυνατοτήτων ενίσχυσης του εκτυπωτή:
- Καταστολή των κραδασμών: Οι ισχυροί κινητήρες σερβοκίνοι διαθέτουν φίλτρα καταστολής δόνησης, καθώς και φίλτρα αντι-συντονισμού και εγκοπών, αποδίδοντας εξαιρετικά ομαλή κίνηση που μπορεί να εξαλείψει τις οπτικά δυσάρεστες βηματοδοτημένες γραμμές που προκαλούνται από κυματισμό ροπής βηματικού κινητήρα.
- Βελτίωση ταχύτητας: Η ταχύτητα εκτύπωσης των 350 mm/sec είναι τώρα πραγματικότητα, υπερδιπλώνοντας τη μέση ταχύτητα εκτύπωσης ενός εκτυπωτή 3D χρησιμοποιώντας έναν βηματοδότη. Ομοίως, μια ταχύτητα ταξιδιού μέχρι 1.500 mm/sec μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας περιστροφικό ή έως 5 μέτρα/δευτερόλεπτο χρησιμοποιώντας γραμμική τεχνολογία σερβομηχανιών. Η εξαιρετικά γρήγορη ικανότητα επιτάχυνσης που παρέχεται μέσω των σερβο υψηλής απόδοσης επιτρέπει την μετακίνηση 3D κεφαλών εκτύπωσης στις κατάλληλες θέσεις τους ταχύτερα. Αυτό πηγαίνει πολύ μακριά για να ανακουφιστεί η ανάγκη επιβραδύνει ένα ολόκληρο σύστημα για να φτάσουμε στην επιθυμητή ποιότητα φινιρίσματος. Στη συνέχεια, αυτή η αναβάθμιση σε έλεγχο κίνησης σημαίνει επίσης ότι οι τελικοί χρήστες μπορούν να κατασκευάσουν περισσότερα εξαρτήματα ανά ώρα χωρίς να θυσιάζουν την ποιότητα.
- Αυτόματο συντονισμό: Τα συστήματα σερβο μπορούν να εκτελέσουν ανεξάρτητα το δικό τους προσαρμοσμένο συντονισμό, γεγονός που καθιστά δυνατή την προσαρμογή στις αλλαγές στη μηχανική ενός εκτυπωτή ή διακυμάνσεων σε μια διαδικασία εκτύπωσης. Οι 3D Stepper Motors δεν χρησιμοποιούν ανατροφοδότηση θέσης, καθιστώντας σχεδόν αδύνατο να αντισταθμιστούν οι αλλαγές στις διαδικασίες ή τις αποκλίσεις στη μηχανική.
- Ανατροφοδότηση κωδικοποιητή: Τα ισχυρά συστήματα σερβο που προσφέρουν απόλυτη ανατροφοδότηση κωδικοποιητή πρέπει μόνο να εκτελέσουν μια ρουτίνα Homing μία φορά, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη εξοικονόμηση χρόνου και κόστους. Οι 3D εκτυπωτές που χρησιμοποιούν την τεχνολογία Stepper Motor δεν έχουν αυτό το χαρακτηριστικό και πρέπει να φιλοξενούνται κάθε φορά που τροφοδοτούνται.
- Ανίχνευση ανατροφοδότησης: Ένας εξωθητής εκτυπωτή 3D μπορεί συχνά να είναι συμφόρηση στη διαδικασία εκτύπωσης και ένας βηματικός κινητήρας δεν έχει την ικανότητα ανίχνευσης ανάδρασης να ανιχνεύει μια μαρμελάδα εξωθητήρα - ένα έλλειμμα που μπορεί να οδηγήσει στην καταστροφή μιας ολόκληρης εργασίας εκτύπωσης. Με αυτό το πνεύμα, τα σερβο συστήματα μπορούν να ανιχνεύσουν αντίγραφα ασφαλείας και να αποτρέψουν την απογύμνωση του νήματος. Το κλειδί για την ανώτερη απόδοση εκτύπωσης έχει ένα σύστημα κλειστού βρόχου που επικεντρώνεται γύρω από έναν οπτικό κωδικοποιητή υψηλής ανάλυσης. Οι Servo Motors με κωδικοποιητή απόλυτης υψηλής ανάλυσης 24-bit μπορούν να παρέχουν 16.777.216 κομμάτια ανάλυσης ανατροφοδότησης κλειστού βρόχου για μεγαλύτερο άξονα και ακρίβεια εξωθητήρα, καθώς και συγχρονισμό και προστασία μαρμελάδας.
- Ρομπότ υψηλής απόδοσης:Ακριβώς όπως οι ισχυροί κινητήρες σερβοσών μετατρέπουν τις εφαρμογές προσθέτων, τα ρομπότ είναι ρομπότ. Η εξαιρετική απόδοση διαδρομής τους, η άκαμπτη μηχανική δομή και οι βαθμολογίες υψηλής προστασίας σκόνης (IP)-σε συνδυασμό με τον προηγμένο έλεγχο κατά της πύλης και την ικανότητα πολλαπλών άξονα-καθιστούν εξαιρετικά ευέλικτα ρομπότ έξι άξονα μια ιδανική επιλογή για τις απαιτητικές διαδικασίες που περιβάλλουν τη χρήση του 3D Οι εκτυπωτές, καθώς και οι βασικές ενέργειες για τις αφαιρετικές μεθόδους κατασκευής και υβριδικών προσθέτων/αφαιρετικών μεθόδων.
Η ρομποτική αυτοματοποίηση δωρεάν για τις μηχανές εκτύπωσης 3D συνεπάγεται ευρέως τον χειρισμό τυπωμένων εξαρτημάτων σε εγκαταστάσεις πολλαπλών μηχανών. Από την εκφόρτωση μεμονωμένων εξαρτημάτων από τη μηχανή εκτύπωσης έως τον διαχωρισμό των εξαρτημάτων μετά από έναν κύκλο εκτύπωσης πολλαπλών μερών, βελτιστοποιούν τις λειτουργίες βελτιστοποίησης πολύ ευέλικτων και αποτελεσματικών ρομπότ για μεγαλύτερα κέρδη απόδοσης και παραγωγικότητας.
Με την παραδοσιακή εκτύπωση 3D, τα ρομπότ είναι χρήσιμα με τη διαχείριση σκόνης, την επαναπλήρωση σκόνης εκτυπωτή όταν χρειάζεται και αφαιρώντας σκόνη από τελικά μέρη. Παρομοίως, τα άλλα καθήκοντα φινιρίσματος που είναι δημοφιλείς με τη μεταλλική κατασκευή, όπως η λείανση, η στίλβωση, η αφαίρεση ή η κοπή επιτυγχάνονται εύκολα. Η επιθεώρηση ποιότητας, καθώς και οι ανάγκες συσκευασίας και εφοδιαστικής, συναντώνται επίσης με ρομποτική τεχνολογία, απελευθερώνοντας τους κατασκευαστές για να εστιάσουν το χρόνο τους σε υψηλότερη εργασία προστιθέμενης αξίας, όπως η προσαρμοσμένη κατασκευή.
Για μεγαλύτερα τεμάχια εργασίας, τα βιομηχανικά ρομπότ μεγάλων προστάσεων είναι εργαλεία για να μετακινηθούν άμεσα μια κεφαλή εξώθησης 3D εκτυπωτή. Αυτό, σε συνδυασμό με περιφερειακά εργαλεία όπως περιστρεφόμενες βάσεις, θέσεις, γραμμικά κομμάτια, gantries και άλλα, παρέχουν το χώρο εργασίας που απαιτείται για τη δημιουργία χωρικών δομών ελεύθερης μορφής. Εκτός από την κλασσική ταχεία πρωτοτύπους, χρησιμοποιούνται ρομπότ για την κατασκευή μεγάλων εξαρτημάτων ελεύθερης μορφής, μορφών μούχλας, κατασκευών με τρισδιάστατο σχήμα και υβριδικών τμημάτων μεγάλης μορφής. - Ελεγκτές μηχανής πολλαπλών αξόνων:Η καινοτόμος τεχνολογία για τη σύνδεση έως και 62 άξονων κίνησης σε ένα μόνο περιβάλλον καθιστά τώρα τον πολλαπλών συγχρονισμού ενός ευρέος φάσματος βιομηχανικών ρομπότ, σερβο και μεταβλητών δίσκων συχνότητας που χρησιμοποιούνται στις πρόσθετες, αφαιρετικές και υβριδικές διαδικασίες που είναι δυνατές. Μια ολόκληρη οικογένεια συσκευών μπορεί τώρα να συνεργαστεί άψογα μαζί με τον πλήρη έλεγχο και παρακολούθηση ενός PLC (προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή) ή ελεγκτή μηχανής IEC, όπως το MP3300IC. Συχνά προγραμματισμένο με ένα δυναμικό πακέτο λογισμικού 61131 IEC, όπως το MotionWorks IEC, οι επαγγελματικές πλατφόρμες όπως αυτό χρησιμοποιούν γνωστά εργαλεία (δηλαδή, reprap g-κωδικούς, διάγραμμα μπλοκ λειτουργίας, δομημένο κείμενο, διάγραμμα σκάλας κ.λπ.). Για τη διευκόλυνση της εύκολης ενσωμάτωσης και τη βελτιστοποίηση του χρόνου uptime του μηχανήματος, τα έτοιμα εργαλεία, όπως η αντιστάθμιση ισοπέδωσης κρεβατιού, ο έλεγχος προώθησης της πίεσης εξωθητή, ο έλεγχος πολλαπλών ατράκτου και του εξωθητήρα.
- Προηγμένες διεπαφές χρήστη κατασκευής:Εξαιρετικά ευεργετική για τις εφαρμογές σε 3D εκτύπωση, κοπή σχήματος, εργαλείο μηχανής και ρομποτική, διαφορετικά πακέτα λογισμικού μπορούν γρήγορα να προσφέρουν μια διασύνδεση γραφικών μηχανών εύκολης στην κατανόηση, παρέχοντας μια διαδρομή για μεγαλύτερη ευελιξία. Σχεδιασμένο με γνώμονα τη δημιουργικότητα και τη βελτιστοποίηση, οι διαισθητικές πλατφόρμες, όπως η Yaskawa Compass, επιτρέπουν στους κατασκευαστές να μάρκες και να προσαρμόζουν εύκολα τις οθόνες. Από τη συμπερίληψη των χαρακτηριστικών του πυρήνα της μηχανής για την εξυπηρέτηση των αναγκών των πελατών, απαιτείται λίγος προγραμματισμός-καθώς αυτά τα εργαλεία παρέχουν μια εκτεταμένη βιβλιοθήκη των prebuilt c# plug-ins ή επιτρέπουν την εισαγωγή προσαρμοσμένων plug-ins.
Άνοδος
Ενώ οι ενιαίες διαδικασίες προσθέτων και αφαιρετικών παραμένουν δημοφιλείς, θα εμφανιστεί μεγαλύτερη μετατόπιση προς την υβριδική πρόσθετη/αφαιρετική μέθοδο κατά τα επόμενα χρόνια. Αναμένεται να αυξηθεί με ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης (CAGR) 14,8 % έως το 20271, η υβριδική αγορά μηχανής παραγωγής πρόσθετων είναι έτοιμη να ανταποκριθεί στην αύξηση των εξελισσόμενων απαιτήσεων των πελατών. Για να αυξηθούν πάνω από τον ανταγωνισμό, οι κατασκευαστές θα πρέπει να ζυγίζουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της υβριδικής μεθόδου για τις δραστηριότητές τους. Με τη δυνατότητα παραγωγής εξαρτημάτων ανάλογα με τις ανάγκες, σε μια σημαντική μείωση του αποτυπώματος άνθρακα, η υβριδική πρόσθετη/αφαιρετική διαδικασία προσφέρει κάποια ελκυστικά οφέλη. Ανεξάρτητα από αυτό, οι προηγμένες τεχνολογίες για αυτές τις διαδικασίες δεν θα πρέπει να παραβλέπονται και να εφαρμόζονται σε δάπεδα καταστημάτων για να διευκολυνθεί η μεγαλύτερη παραγωγικότητα και η ποιότητα των προϊόντων.
Χρόνος δημοσίευσης: Αυγ-13-2021
