Servomotorer og roboter forvandler additivapplikasjoner. Lær de siste tipsene og applikasjonene når du implementerer robotautomatisering og avansert bevegelseskontroll for additiv og subtraktiv produksjon, samt hva som skjer videre: tenk hybrid additive/subtraktive metoder.
AVANSERENDE AUTOMATISERING
Av Sarah Mellish og RoseMary Burns
Bruken av kraftkonverteringsenheter, bevegelseskontrollteknologi, ekstremt fleksible roboter og en eklektisk blanding av andre avanserte teknologier er drivende faktorer for den raske veksten av nye produksjonsprosesser i det industrielle landskapet. Ved å revolusjonere måten prototyper, deler og produkter lages på, er additiv og subtraktiv produksjon to gode eksempler som har gitt effektiviteten og kostnadsbesparelsene produsenter søker for å holde seg konkurransedyktige.
Referert til som 3D-utskrift, additiv produksjon (AM) er en ikke-tradisjonell metode som vanligvis bruker digitale designdata for å lage solide tredimensjonale objekter ved å smelte sammen materialer lag for lag fra bunnen og opp. Bruken av AM for både grunnleggende og komplekse produktdesign produserer ofte nesten-nettformede (NNS) deler uten avfall, og fortsetter å gjennomsyre bransjer som bilindustri, romfart, energi, medisin, transport og forbrukerprodukter. Tvert imot innebærer den subtraktive prosessen å fjerne seksjoner fra en materialeblokk ved høypresisjonsskjæring eller maskinering for å lage et 3D-produkt.
Til tross for viktige forskjeller, er de additive og subtraktive prosessene ikke alltid gjensidig utelukkende - siden de kan brukes til å komplimentere ulike stadier av produktutviklingen. En tidlig konseptmodell eller prototype skapes ofte av den additive prosessen. Når det produktet er ferdigstilt, kan det være nødvendig med større partier, noe som åpner døren for subtraktiv produksjon. Nylig, hvor tid er avgjørende, brukes hybride additive/subtraktive metoder for ting som å reparere skadede/slitte deler eller lage kvalitetsdeler med kortere ledetid.
AUTOMATISER VIDERE
For å møte strenge kundekrav, integrerer produsenter en rekke trådmaterialer som rustfritt stål, nikkel, kobolt, krom, titan, aluminium og andre forskjellige metaller i sin delkonstruksjon, og starter med et mykt, men sterkt underlag og avslutter med en hard slitasje. -bestandig komponent. Dette har delvis avslørt behovet for høyytelsesløsninger for større produktivitet og kvalitet i både additive og subtraktive produksjonsmiljøer, spesielt når det gjelder prosesser som wire arc additive manufacturing (WAAM), WAAM-subtraktiv, laserkledning-subtraktiv eller dekorasjon. Høydepunkter inkluderer:
- Avansert servoteknologi:For bedre å imøtekomme tid-til-marked-mål og kundedesignspesifikasjoner, når det gjelder dimensjonspresisjon og finishkvalitet, henvender sluttbrukere seg til avanserte 3D-skrivere med servosystemer (over trinnmotorer) for optimal bevegelseskontroll. Fordelene med servomotorer, som Yaskawas Sigma-7, snur additivprosessen på hodet, og hjelper produsenter med å overvinne vanlige problemer via skriverforsterkende evner:
- Vibrasjonsdemping: Robuste servomotorer har vibrasjonsdempende filtre, samt antiresonans- og hakkfiltre, som gir ekstremt jevn bevegelse som kan eliminere de visuelt ubehagelige trinnlinjene forårsaket av trinnmotorens dreiemoment.
- Hastighetsforbedring: en utskriftshastighet på 350 mm/sek er nå en realitet, mer enn en dobling av den gjennomsnittlige utskriftshastigheten til en 3D-skriver som bruker en trinnmotor. På samme måte kan en kjørehastighet på opptil 1500 mm/sek oppnås ved bruk av roterende eller opptil 5 meter/sek ved lineær servoteknologi. Den ekstremt raske akselerasjonsevnen gitt gjennom servoer med høy ytelse gjør at 3D-skrivehoder kan flyttes til riktig posisjon raskere. Dette reduserer langt på vei behovet for å bremse et helt system for å oppnå ønsket finishkvalitet. Deretter betyr denne oppgraderingen av bevegelseskontroll også at sluttbrukere kan produsere flere deler per time uten å ofre kvaliteten.
- Automatisk tuning: servosystemer kan uavhengig utføre sin egen tilpassede tuning, noe som gjør det mulig å tilpasse seg endringer i mekanikken til en skriver eller avvik i en utskriftsprosess. 3D-trinnmotorer bruker ikke posisjonsfeedback, noe som gjør det nesten umulig å kompensere for endringer i prosesser eller avvik i mekanikk.
- Kodertilbakemelding: robuste servosystemer som tilbyr absolutt tilbakemeldinger fra enkoder trenger bare å utføre en målsøkingsrutine én gang, noe som resulterer i større oppetid og kostnadsbesparelser. 3D-skrivere som bruker trinnmotorteknologi mangler denne funksjonen og må brukes hver gang de slås på.
- Tilbakemeldingsregistrering: en ekstruder av en 3D-skriver kan ofte være en flaskehals i utskriftsprosessen, og en trinnmotor har ikke tilbakemeldingsfølende evne til å oppdage en ekstruderstopp – et underskudd som kan føre til at en hel utskriftsjobb blir ødelagt. Med dette i tankene kan servosystemer oppdage ekstruder-sikkerhetskopier og forhindre filamentstripping. Nøkkelen til overlegen utskriftsytelse er å ha et lukket sløyfesystem sentrert rundt en optisk koder med høy oppløsning. Servomotorer med en 24-bits absolutt høyoppløselig koder kan gi 16 777 216 bits tilbakemeldingsoppløsning med lukket sløyfe for større akse- og ekstrudernøyaktighet, samt synkronisering og blokkeringsbeskyttelse.
- Høyytelsesroboter:Akkurat som robuste servomotorer forvandler additivapplikasjoner, er det også roboter. Deres utmerkede baneytelse, stive mekaniske struktur og høye støvbeskyttelsesklassifiseringer (IP) – kombinert med avansert antivibrasjonskontroll og multi-akse kapasitet – gjør svært fleksible seks-akse roboter til et ideelt alternativ for de krevende prosessene som omgir bruken av 3D skrivere, samt nøkkelhandlinger for subtraktiv produksjon og hybride additive/subtraktive metoder.
Robotautomatisering som er komplementær til 3D-utskriftsmaskiner innebærer i stor grad håndtering av trykte deler i flermaskininstallasjoner. Fra å losse enkeltdeler fra utskriftsmaskinen til å separere deler etter en utskriftssyklus med flere deler, svært fleksible og effektive roboter optimaliserer operasjoner for større gjennomstrømning og produktivitetsgevinster.
Med tradisjonell 3D-printing er roboter behjelpelige med pulverhåndtering, etterfylling av skriverpulver ved behov og fjerning av pulver fra ferdige deler. På samme måte kan andre deler etterbehandlingsoppgaver som er populære med metallproduksjon som sliping, polering, avgrading eller kutting lett oppnås. Kvalitetsinspeksjon, samt emballasje- og logistikkbehov blir også møtt med robotteknologi, noe som frigjør produsentene til å fokusere tiden sin på arbeid med høyere verdi, som spesialtilpasset fabrikasjon.
For større arbeidsstykker blir industriroboter med lang rekkevidde verktøy for å flytte et 3D-skriverekstruderingshode direkte. Dette, i forbindelse med perifere verktøy som roterende baser, posisjoneringsanordninger, lineære spor, portaler og mer, gir arbeidsområdet som kreves for å lage romlige friformstrukturer. Bortsett fra klassisk hurtigprototyping, brukes roboter for fremstilling av store volumdeler i friform, støpeformer, 3D-formede fagverkskonstruksjoner og hybriddeler i storformat. - Multi-akse maskinkontrollere:Innovativ teknologi for tilkobling av opptil 62 bevegelsesakser i et enkelt miljø gjør nå multisynkronisering av et bredt spekter av industriroboter, servosystemer og frekvensomformere som brukes i additive, subtraktive og hybride prosesser mulig. En hel familie av enheter kan nå jobbe sømløst sammen under fullstendig kontroll og overvåking av en PLS (Programmable Logic Controller) eller IEC-maskinkontroller, slik som MP3300iec. Ofte programmert med en dynamisk 61131 IEC-programvarepakke, slik som MotionWorks IEC, bruker profesjonelle plattformer som dette kjente verktøy (f.eks. RepRap G-koder, funksjonsblokkdiagram, strukturert tekst, stigediagram, etc.). For å forenkle enkel integrering og optimere maskinens oppetid, er ferdiglagde verktøy som kompensasjon for sengeutjevning, ekstrudertrykkfremføringskontroll, flere spindler og ekstruderkontroll inkludert.
- Avansert produksjonsbrukergrensesnitt:Svært fordelaktig for applikasjoner innen 3D-utskrift, formskjæring, maskinverktøy og robotikk, diverse programvarepakker kan raskt levere et grafisk maskingrensesnitt som er enkelt å tilpasse, og gir en vei til større allsidighet. Designet med kreativitet og optimalisering i tankene, intuitive plattformer, som Yaskawa Compass, lar produsenter merke og enkelt tilpasse skjermer. Fra å inkludere kjernemaskinattributter til å imøtekomme kundenes behov, kreves lite programmering – siden disse verktøyene gir et omfattende bibliotek med forhåndsbygde C#-plugin-moduler eller muliggjør import av tilpassede plug-ins.
STEG OVER
Mens de enkelt additive og subtraktive prosessene fortsatt er populære, vil et større skifte mot hybrid additiv/subtraktiv metode skje i løpet av de neste årene. Forventet å vokse med en sammensatt årlig vekstrate (CAGR) på 14,8 prosent innen 20271, er markedet for hybride additive produksjonsmaskiner klar til å møte oppgangen i utviklende kundekrav. For å heve seg over konkurrentene, bør produsentene veie fordeler og ulemper med hybridmetoden for sine operasjoner. Med muligheten til å produsere deler etter behov, til en betydelig reduksjon i karbonavtrykk, tilbyr hybrid additiv/subtraktiv prosess noen attraktive fordeler. Uansett, de avanserte teknologiene for disse prosessene bør ikke overses og bør implementeres på butikkgulv for å legge til rette for større produktivitet og produktkvalitet.
Innleggstid: 13. august 2021
