Servo varikliai ir robotai keičia adityvinių procesų taikymą. Sužinokite naujausius patarimus ir pritaikymo būdus, diegiant robotinę automatizaciją ir pažangų judesio valdymą adityvinėje ir subtraktyviojoje gamyboje, taip pat sužinokite, kas bus toliau: pagalvokite apie hibridinius adityvinius / subtraktyvinius metodus.
AUTOMATIZAVIMO TOBULINIMAS
Autorės Sarah Mellish ir RoseMary Burns
Galios konversijos įrenginių, judesio valdymo technologijų, itin lanksčių robotų ir eklektiško kitų pažangių technologijų derinio diegimas yra varomosios jėgos, lemiančios spartų naujų gamybos procesų augimą visoje pramonės aplinkoje. Adityvioji ir subtraktinė gamyba, revoliucionizuojanti prototipų, dalių ir gaminių gamybos būdą, yra du puikūs pavyzdžiai, suteikę gamintojams efektyvumą ir sąnaudų taupymą, kad jie galėtų išlikti konkurencingi.
Adityvioji gamyba (AM), dar vadinama 3D spausdinimu, yra netradicinis metodas, kai paprastai naudojami skaitmeniniai projektavimo duomenys, siekiant sukurti tvirtus trimačius objektus, suliejant medžiagas sluoksnis po sluoksnio iš apačios į viršų. Dažnai gaminant beveik grynosios formos (NNS) dalis be atliekų, AM naudojimas tiek paprastų, tiek sudėtingų gaminių projektavimui ir toliau skverbiasi į tokias pramonės šakas kaip automobilių, aviacijos ir kosmoso, energetikos, medicinos, transporto ir vartojimo prekių pramonė. Priešingai, subtraktyvus procesas apima sekcijų pašalinimą iš medžiagos bloko didelio tikslumo pjovimu arba apdirbimu, siekiant sukurti 3D gaminį.
Nepaisant esminių skirtumų, pridedamasis ir atimties procesai ne visada vienas kitą paneigia – jie gali būti naudojami papildant įvairius produkto kūrimo etapus. Ankstyvas koncepcinis modelis arba prototipas dažnai sukuriamas pridedant procesą. Kai produktas yra baigtas, gali prireikti didesnių partijų, atveriančių duris atimties gamybai. Pastaruoju metu, kai laikas yra labai svarbus, hibridiniai pridedamieji / atimties metodai taikomi tokiems dalykams kaip pažeistų / susidėvėjusių dalių remontas arba kokybiškų dalių kūrimas per trumpesnį laiką.
AUTOMATIZUOTI PERSIUNTIMĄ
Siekdami patenkinti griežtus klientų poreikius, gamintojai į savo detalių konstrukciją integruoja įvairias vielos medžiagas, tokias kaip nerūdijantis plienas, nikelis, kobaltas, chromas, titanas, aliuminis ir kiti nepanašūs metalai, pradėdami nuo minkšto, bet tvirto pagrindo ir baigdami kietu, atspariu dilimui komponentu. Iš dalies tai atskleidė didelio našumo sprendimų poreikį, siekiant didesnio našumo ir kokybės tiek pridėtinės, tiek atimtinės gamybos aplinkoje, ypač kai kalbama apie tokius procesus kaip vielos lanko pridėtinė gamyba (WAAM), WAAM atimtinė gamyba, lazerinė plakiravimo atimtinė gamyba arba dekoravimas. Svarbiausi aspektai:
- Pažangi servo technologija:Siekdami geriau įgyvendinti pateikimo į rinką tikslus ir klientų dizaino specifikacijas, susijusias su matmenų tikslumu ir apdailos kokybe, galutiniai vartotojai renkasi pažangius 3D spausdintuvus su servo sistemomis (vietoj žingsninių variklių), kad būtų užtikrintas optimalus judesio valdymas. Servo variklių, tokių kaip „Yaskawa“ „Sigma-7“, privalumai apverčia pridėtinį procesą aukštyn kojomis ir padeda gamintojams įveikti dažniausiai pasitaikančias problemas, pasitelkiant spausdintuvo galimybes:
- Vibracijos slopinimas: tvirti servovarikliai gali pasigirti vibracijos slopinimo filtrais, taip pat antirezonansiniais ir įpjovos filtrais, užtikrinančiais itin sklandų judėjimą, kuris gali pašalinti vizualiai nemalonias laiptuotas linijas, atsirandančias dėl žingsninio variklio sukimo momento pulsacijos.
- Greičio padidinimas: 350 mm/s spausdinimo greitis dabar yra realybė – daugiau nei dvigubai didesnis nei vidutinis 3D spausdintuvo su žingsniniu varikliu spausdinimo greitis. Panašiai, naudojant rotacinį variklį, galima pasiekti iki 1500 mm/s judėjimo greitį, o naudojant linijinę servo technologiją – iki 5 metrų/s. Itin greitas pagreičio momentas, kurį užtikrina didelio našumo servo varikliai, leidžia 3D spausdinimo galvutes greičiau perkelti į tinkamas pozicijas. Tai labai padeda sumažinti poreikį sulėtinti visą sistemą, kad būtų pasiekta norima apdailos kokybė. Šis judesio valdymo atnaujinimas taip pat reiškia, kad galutiniai vartotojai gali pagaminti daugiau detalių per valandą neprarandant kokybės.
- Automatinis derinimas: servo sistemos gali savarankiškai atlikti savo pasirinktinį derinimą, kuris leidžia prisitaikyti prie spausdintuvo mechanikos pokyčių arba spausdinimo proceso skirtumų. 3D žingsniniai varikliai nenaudoja padėties grįžtamojo ryšio, todėl beveik neįmanoma kompensuoti procesų pokyčių ar mechanikos neatitikimų.
- Grįžtamasis ryšys su kodavimo įrenginiu: tvirtos servo sistemos, kurios siūlo absoliutų kodavimo įrenginio grįžtamąjį ryšį, turi atlikti pradinės padėties nustatymo rutiną tik vieną kartą, todėl pailgėja veikimo laikas ir sutaupoma lėšų. 3D spausdintuvuose, kuriuose naudojama žingsninių variklių technologija, šios funkcijos nėra ir juos reikia nustatyti pradinėje padėtyje kiekvieną kartą įjungiant.
- Grįžtamojo ryšio jutimas: 3D spausdintuvo ekstruderis dažnai gali būti spausdinimo proceso kliūtis, o žingsninis variklis neturi grįžtamojo ryšio jutimo galimybės aptikti ekstruderio strigimą – trūkumas, kuris gali sugadinti visą spausdinimo darbą. Turint tai omenyje, servo sistemos gali aptikti ekstruderio strigimą ir užkirsti kelią gijų nuplėšimui. Raktas į puikų spausdinimo našumą yra uždaros grandinės sistema, kurios centre yra didelės skiriamosios gebos optinis kodavimo įrenginys. Servo varikliai su 24 bitų absoliučia didelės skiriamosios gebos kodavimo įrenginiu gali užtikrinti 16 777 216 bitų uždaros grandinės grįžtamojo ryšio skiriamąją gebą, kad būtų didesnis ašies ir ekstruderio tikslumas, taip pat sinchronizavimas ir apsauga nuo strigimo.
- Didelio našumo robotai:Lygiai taip pat, kaip tvirti servo varikliai keičia priedų taikymą, keičiasi ir robotai. Puikus trajektorijos našumas, tvirta mechaninė konstrukcija ir aukšta apsauga nuo dulkių (IP) – kartu su pažangia antivibracine kontrole ir daugiaašiu pajėgumu – daro itin lanksčius šešių ašių robotus idealiu pasirinkimu sudėtingiems procesams, susijusiems su 3D spausdintuvų naudojimu, taip pat pagrindiniams veiksniams, susijusiems su subtraktyviąja gamyba ir hibridiniais priedų / subtraktyviaisiais metodais.
Robotinė automatizacija, papildanti 3D spausdinimo mašinas, plačiai apima spausdintų detalių tvarkymą daugiamašiuose įrenginiuose. Nuo atskirų detalių iškrovimo iš spausdinimo mašinos iki detalių atskyrimo po daugiadalinio spausdinimo ciklo, itin lankstūs ir efektyvūs robotai optimizuoja operacijas, kad padidėtų našumas ir našumas.
Tradiciniame 3D spausdinime robotai padeda valdyti miltelius, prireikus papildyti spausdintuvo miltelius ir pašalinti miltelius iš gatavų detalių. Panašiai lengvai atliekamos ir kitos metalo apdirbimo srityje populiarios detalių apdailos užduotys, tokios kaip šlifavimas, poliravimas, šerpetų šalinimas ar pjovimas. Kokybės kontrolės, pakavimo ir logistikos poreikiai taip pat tenkinami tiesiogiai naudojant robotų technologijas, todėl gamintojai gali skirti savo laiką didesnės pridėtinės vertės darbams, pavyzdžiui, individualiai gamybai.
Didesniems ruošiniams gaminti naudojami toli siekiantys pramoniniai robotai, skirti tiesiogiai perkelti 3D spausdintuvo ekstruzijos galvutę. Kartu su periferiniais įrankiais, tokiais kaip besisukantys pagrindai, pozicionieriai, linijiniai bėgiai, portalai ir kt., jie suteikia darbo erdvę, reikalingą erdvinėms laisvos formos konstrukcijoms kurti. Be klasikinio greito prototipų kūrimo, robotai naudojami didelių tūrių laisvos formos detalių, liejimo formų, 3D formos santvarų konstrukcijų ir didelio formato hibridinių detalių gamybai. - Daugiaašiai mašinų valdikliai:Novatoriška technologija, leidžianti vienoje aplinkoje sujungti iki 62 judėjimo ašių, dabar leidžia sinchronizuoti įvairius pramoninius robotus, servo sistemas ir kintamo dažnio pavaras, naudojamas pridėtiniuose, subtraktiniuose ir hibridiniuose procesuose. Visa įrenginių šeima dabar gali sklandžiai veikti kartu, visiškai kontroliuojama ir stebima PLC (programuojamo loginio valdiklio) arba IEC mašinų valdiklio, pvz., MP3300iec. Dažnai programuojamos naudojant dinaminį 61131 IEC programinės įrangos paketą, pvz., „MotionWorks IEC“, profesionalios platformos, tokios kaip ši, naudoja pažįstamus įrankius (pvz., „RepRap“ G kodus, funkcinių blokų diagramas, struktūrizuotą tekstą, kopėčių diagramas ir kt.). Siekiant palengvinti integraciją ir optimizuoti mašinos veikimo laiką, įtraukiami paruošti įrankiai, pvz., lovos išlyginimo kompensavimas, ekstruderio slėgio pastūmos valdymas, kelių verpsčių ir ekstruderio valdymas.
- Pažangios gamybos vartotojo sąsajos:Įvairūs programinės įrangos paketai, labai naudingi 3D spausdinimo, formų pjovimo, staklių ir robotikos srityse, gali greitai sukurti lengvai pritaikomą grafinę mašinos sąsają, suteikiančią kelią didesniam universalumui. Sukurtos atsižvelgiant į kūrybiškumą ir optimizavimą, intuityvios platformos, tokios kaip „Yaskawa Compass“, leidžia gamintojams kurti prekės ženklus ir lengvai pritaikyti ekranus. Nuo pagrindinių mašinos atributų įtraukimo iki klientų poreikių patenkinimo, programuoti reikia nedaug, nes šie įrankiai teikia didelę iš anksto sukurtų C# papildinių biblioteką arba leidžia importuoti pasirinktinius papildinius.
PAKILTI AUKŠČIAU
Nors vieno pridėjimo ir atimties procesai išlieka populiarūs, per ateinančius kelerius metus įvyks didesnis poslinkis link hibridinio pridėjimo / atimties metodo. Tikimasi, kad iki 2027 m. bendras metinis augimo tempas (CAGR) sieks 14,8 proc.1Hibridinių pridėtinės gamybos mašinų rinka yra pasirengusi patenkinti augančius klientų poreikius. Norėdami pranokti konkurentus, gamintojai turėtų pasverti hibridinio metodo privalumus ir trūkumus savo veikloje. Hibridinis pridėtinės / subtraktyviosios gamybos procesas, suteikiantis galimybę gaminti detales pagal poreikį ir žymiai sumažinti anglies pėdsaką, siūlo keletą patrauklių privalumų. Nepaisant to, nereikėtų ignoruoti pažangių šių procesų technologijų ir jas reikėtų įdiegti gamybos cechuose, siekiant didesnio našumo ir produktų kokybės.
Įrašo laikas: 2021 m. rugpjūčio 13 d.
