Servomotors en robotte transformeer additiewe toepassings. Leer die nuutste wenke en toepassings wanneer robotiese outomatisering en gevorderde bewegingsbeheer vir additiewe en subtraktiewe vervaardiging geïmplementeer word, asook wat volgende is: dink aan hibriede additiewe/subtraktiewe metodes.
VOORUITGANG VAN OUTOMATISASIE
Deur Sarah Mellish en RoseMary Burns
Die aanvaarding van kragomskakelingstoestelle, bewegingsbeheertegnologie, uiters buigsame robotte en 'n eklektiese mengsel van ander gevorderde tegnologieë is dryfvere vir die vinnige groei van nuwe vervaardigingsprosesse regoor die industriële landskap. Additiewe en subtraktiewe vervaardiging, wat die manier waarop prototipes, onderdele en produkte vervaardig word, revolusioneer, is twee goeie voorbeelde wat die doeltreffendheid en kostebesparings verskaf het wat vervaardigers soek om mededingend te bly.
Additiewe vervaardiging (AM), ook bekend as 3D-drukwerk, is 'n nie-tradisionele metode wat gewoonlik digitale ontwerpdata gebruik om soliede driedimensionele voorwerpe te skep deur materiale laag vir laag van onder na bo saam te smelt. Die gebruik van AM vir beide basiese en komplekse produkontwerpe, wat dikwels amper-netto-vorm (NNS) onderdele sonder afval maak, deurdring steeds nywerhede soos die motor-, lugvaart-, energie-, mediese, vervoer- en verbruikersprodukte. Inteendeel, die subtraktiewe proses behels die verwydering van dele van 'n blok materiaal deur hoë-presisie sny of bewerking om 'n 3D-produk te skep.
Ten spyte van belangrike verskille, is die additiewe en subtraktiewe prosesse nie altyd onderling uitsluitend nie – aangesien hulle gebruik kan word om verskeie stadiums van produkontwikkeling aan te vul. 'n Vroeë konsepmodel of prototipe word gereeld deur die additiewe proses geskep. Sodra daardie produk gefinaliseer is, kan groter bondels benodig word, wat die deur oopmaak vir subtraktiewe vervaardiging. Meer onlangs, waar tyd van die essensie is, word hibriede additiewe/subtraktiewe metodes toegepas vir dinge soos die herstel van beskadigde/verslete onderdele of die skep van kwaliteitsonderdele met minder levertyd.
OUTOMATISEER AANSTUUR
Om aan streng kliënte-eise te voldoen, integreer vervaardigers 'n reeks draadmateriale soos vlekvrye staal, nikkel, kobalt, chroom, titanium, aluminium en ander uiteenlopende metale in hul onderdeelkonstruksie, beginnende met 'n sagte maar sterk substraat en afwerking met 'n harde, slytasiebestande komponent. Dit het deels die behoefte aan hoëprestasie-oplossings vir groter produktiwiteit en kwaliteit in beide additiewe en subtraktiewe vervaardigingsomgewings aan die lig gebring, veral waar prosesse soos draadboogadditiewe vervaardiging (WAAM), WAAM-subtraktief, laserbekleding-subtraktief of versiering ter sprake is. Hoogtepunte sluit in:
- Gevorderde Servo-tegnologie:Om beter aan tyd-tot-mark-doelwitte en kliëntontwerpspesifikasies te voldoen, waar dit dimensionele presisie en afwerkingskwaliteit betref, wend eindgebruikers hulle tot gevorderde 3D-drukkers met servostelsels (oor stapmotors) vir optimale bewegingsbeheer. Die voordele van servomotors, soos Yaskawa se Sigma-7, keer die additiewe proses op sy kop en help vervaardigers om algemene probleme te oorkom deur middel van drukkerversterkende vermoëns:
- Vibrasieonderdrukking: robuuste servomotors spog met vibrasieonderdrukkingsfilters, sowel as anti-resonansie- en kerffilters, wat uiters gladde beweging lewer wat die visueel onaangename traplyne wat deur die wringkragrimpel van die stappermotor veroorsaak word, kan uitskakel.
- Spoedverbetering: 'n Drukspoed van 350 mm/sek is nou 'n realiteit, meer as verdubbeling van die gemiddelde drukspoed van 'n 3D-drukker met behulp van 'n stapmotor. Net so kan 'n reisspoed van tot 1 500 mm/sek bereik word met behulp van roterende drukkers of tot 5 meter/sek met behulp van lineêre servotegnologie. Die uiters vinnige versnellingsvermoë wat deur hoëprestasie-servo's verskaf word, maak dit moontlik dat 3D-drukkoppe vinniger in hul regte posisies beweeg word. Dit dra baie by tot die verligting van die behoefte om 'n hele stelsel te vertraag om die verlangde afwerkingskwaliteit te bereik. Gevolglik beteken hierdie opgradering in bewegingsbeheer ook dat eindgebruikers meer onderdele per uur kan vervaardig sonder om kwaliteit in te boet.
- Outomatiese afstemming: servostelsels kan onafhanklik hul eie persoonlike afstemming uitvoer, wat dit moontlik maak om aan te pas by veranderinge in die meganika van 'n drukker of afwykings in 'n drukproses. 3D-stapmotors gebruik nie posisieterugvoer nie, wat dit byna onmoontlik maak om te kompenseer vir veranderinge in prosesse of afwykings in meganika.
- Enkodeerderterugvoer: robuuste servostelsels wat absolute enkodeerderterugvoer bied, hoef slegs een keer 'n tuisinstellingsroetine uit te voer, wat lei tot groter bedryfstyd en kostebesparings. 3D-drukkers wat stapmotortegnologie gebruik, het nie hierdie kenmerk nie en moet elke keer as hulle aangeskakel word, tuisgestel word.
- Terugvoerwaarneming: 'n ekstruder van 'n 3D-drukker kan dikwels 'n bottelnek in die drukproses wees, en 'n stapmotor het nie die terugvoerwaarnemingsvermoë om 'n ekstruder-vaslegging op te spoor nie – 'n tekort wat kan lei tot die ondergang van 'n hele druktaak. Met dit in gedagte, kan servostelsels ekstruder-rugsteun opspoor en filamentstroop voorkom. Die sleutel tot superieure drukwerkverrigting is om 'n geslote-lus-stelsel te hê wat rondom 'n hoë-resolusie optiese enkodeerder gesentreer is. Servomotors met 'n 24-bis absolute hoë-resolusie enkodeerder kan 16 777 216 bisse geslote-lus terugvoerresolusie bied vir groter as- en ekstruder-akkuraatheid, sowel as sinchronisasie en vasleggingsbeskerming.
- Hoëprestasie-robotte:Net soos robuuste servomotors additiewe toepassings transformeer, so ook robotte. Hul uitstekende padprestasie, stewige meganiese struktuur en hoë stofbeskermingsgraderings (IP) – gekombineer met gevorderde anti-vibrasiebeheer en multi-as-vermoë – maak hoogs buigsame ses-as-robotte 'n ideale opsie vir die veeleisende prosesse rondom die gebruik van 3D-drukkers, sowel as sleutelaksies vir die subtraktiewe vervaardiging en hibriede additiewe/subtraktiewe metodes.
Robotiese outomatisering wat aanvullend is tot 3D-drukmasjiene behels wyd die hantering van gedrukte onderdele in multi-masjieninstallasies. Van die aflaai van individuele onderdele van die drukmasjien tot die skeiding van onderdele na 'n multi-deel druksiklus, optimaliseer hoogs buigsame en doeltreffende robotte bedrywighede vir groter deurset en produktiwiteitswinste.
Met tradisionele 3D-drukwerk is robotte behulpsaam met poeierbestuur, die hervul van drukkerpoeier wanneer nodig en die verwydering van poeier van afgewerkte onderdele. Net so word ander afwerkingstake wat gewild is met metaalvervaardiging, soos slyp, poleer, ontbraam of sny, maklik bereik. Gehalte-inspeksie, sowel as verpakkings- en logistieke behoeftes, word ook direk met robottegnologie nagekom, wat vervaardigers vrymaak om hul tyd te fokus op werk met hoër waardetoevoeging, soos pasgemaakte vervaardiging.
Vir groter werkstukke word langafstand-industriële robotte toegerus om 'n 3D-drukker-ekstrusiekop direk te beweeg. Dit, in samewerking met perifere gereedskap soos roterende basisse, posisioneerders, lineêre spore, gantries en meer, bied die werkruimte wat nodig is om ruimtelike vryvormstrukture te skep. Afgesien van klassieke vinnige prototipering, word robotte gebruik vir die vervaardiging van grootmaat vryvormonderdele, vormvorms, 3D-vormige vakwerkkonstruksies en grootformaat hibriede onderdele. - Multi-as masjienbeheerders:Innoverende tegnologie vir die koppeling van tot 62 bewegingsasse in 'n enkele omgewing maak nou multi-sinchronisasie van 'n wye reeks industriële robotte, servostelsels en veranderlike frekwensie-aandrywers wat in die additiewe, subtraktiewe en hibriede prosesse gebruik word, moontlik. 'n Hele familie toestelle kan nou naatloos saamwerk onder die volledige beheer en monitering van 'n PLC (Programmeerbare Logikabeheerder) of IEC-masjienbeheerder, soos die MP3300iec. Dikwels geprogrammeer met 'n dinamiese 61131 IEC sagtewarepakket, soos MotionWorks IEC, gebruik professionele platforms soos hierdie bekende gereedskap (d.w.s. RepRap G-kodes, Funksieblokdiagram, Gestruktureerde Teks, Ladderdiagram, ens.). Om maklike integrasie te vergemaklik en masjien-uptyd te optimaliseer, word gereedgemaakte gereedskap soos bed-nivelleringskompensasie, ekstruderdrukvooruitgangbeheer, veelvuldige spil- en ekstruderbeheer ingesluit.
- Gevorderde vervaardigingsgebruikerskoppelvlakke:Uiters voordelig vir toepassings in 3D-drukwerk, vormsny, masjiengereedskap en robotika, kan diverse sagtewarepakkette vinnig 'n maklik-aanpasbare grafiese masjienkoppelvlak lewer, wat 'n weg na groter veelsydigheid bied. Ontwerp met kreatiwiteit en optimalisering in gedagte, laat intuïtiewe platforms, soos Yaskawa Compass, vervaardigers toe om skerms maklik te handelsmerk en aan te pas. Van die insluiting van kernmasjienkenmerke tot die akkommodasie van kliëntebehoeftes, min programmering is nodig - aangesien hierdie gereedskap 'n uitgebreide biblioteek van voorafgeboude C#-inproppe bied of die invoer van persoonlike inproppe moontlik maak.
STAAN BO
Terwyl die enkelvoudige additiewe en subtraktiewe prosesse steeds gewild bly, sal 'n groter verskuiwing na die hibriede additiewe/subtraktiewe metode gedurende die volgende paar jaar plaasvind. Daar word verwag dat dit teen 2027 teen 'n saamgestelde jaarlikse groeikoers (CAGR) van 14,8 persent sal groei.1, is die mark vir hibriede additiewe vervaardigingsmasjiene gereed om aan die toename in ontwikkelende kliënte-eise te voldoen. Om bo die kompetisie uit te styg, moet vervaardigers die voor- en nadele van die hibriede metode vir hul bedrywighede opweeg. Met die vermoë om onderdele soos nodig te produseer, tot 'n aansienlike vermindering in koolstofvoetspoor, bied die hibriede additiewe/subtraktiewe proses 'n paar aantreklike voordele. Nietemin, die gevorderde tegnologieë vir hierdie prosesse moet nie oor die hoof gesien word nie en moet op werksvloere geïmplementeer word om groter produktiwiteit en produkgehalte te fasiliteer.
Plasingstyd: 13 Augustus 2021
