Servomoottorit ja robotit muuttavat lisäainesovelluksia. Opi viimeisimmät vinkit ja sovellukset, kun otat käyttöön robottiautomaation ja edistyneen liikkeenohjauksen additio- ja vähennystuotannossa, sekä mitä seuraavaksi: ajattele lisä-/vähennysmenetelmiä.
EDISTYVÄ AUTOMAATIO
Kirjailija: Sarah Mellish ja RoseMary Burns
Tehonmuunnoslaitteiden, liikkeenohjaustekniikan, erittäin joustavien robottien ja monipuolinen yhdistelmä muita edistyksellisiä teknologioita ovat tekijöitä uusien valmistusprosessien nopealle kasvulle eri puolilla teollisuusmaata. Prototyyppien, osien ja tuotteiden valmistustapoja mullistava additiivinen ja vähentävä valmistus ovat kaksi erinomaista esimerkkiä, jotka ovat antaneet valmistajien pyrkimyksen säilyttää kilpailukykynsä tehokkuudessa ja kustannussäästöissä.
3D-tulostukseksi kutsuttu additiivinen valmistus (AM) on ei-perinteinen menetelmä, joka yleensä käyttää digitaalista suunnitteludataa luomaan kiinteitä kolmiulotteisia objekteja yhdistämällä materiaaleja kerros kerrokselta alhaalta ylöspäin. Usein lähes verkkomuotoisia (NNS) osia valmistettaessa ilman jätettä, AM:n käyttö sekä perus- että monimutkaisissa tuotesuunnitelmissa tunkeutuu edelleen aloille, kuten autoteollisuuteen, ilmailu-, energia-, lääketieteeseen, kuljetukseen ja kuluttajatuotteisiin. Päinvastoin, vähennysprosessi sisältää osien poistamisen materiaalilohkosta erittäin tarkasti leikkaamalla tai koneistamalla 3D-tuotteen luomiseksi.
Keskeisistä eroista huolimatta additio- ja vähennysprosessit eivät aina sulje toisiaan pois, vaan niitä voidaan käyttää täydentämään tuotekehityksen eri vaiheita. Varhainen konseptimalli tai prototyyppi luodaan usein additioprosessilla. Kun tuote on valmis, voidaan tarvita suurempia eriä, mikä avaa oven vähennysvalmiukselle. Viime aikoina, kun aika on olennaista, hybridi-lisä-/vähennysmenetelmiä on käytetty esimerkiksi vaurioituneiden/kuluneiden osien korjaamiseen tai laadukkaiden osien luomiseen lyhyemmällä läpimenoajalla.
AUTOMAATIO EDENNÄYTTÖ
Asiakkaiden tiukkojen vaatimusten täyttämiseksi valmistajat yhdistävät osarakenteeseensa erilaisia lankamateriaaleja, kuten ruostumatonta terästä, nikkeliä, kobolttia, kromia, titaania, alumiinia ja muita erilaisia metalleja, alkaen pehmeästä mutta vahvasta alustasta ja viimeistelemällä kovaa kulumista. - kestävä komponentti. Osittain tämä on paljastanut korkean suorituskyvyn ratkaisujen tarpeen suuremman tuottavuuden ja laadun parantamiseksi sekä additio- että vähennystuotantoympäristöissä, erityisesti kun kyseessä ovat prosessit, kuten lankakaaren lisäainevalmistus (WAAM), WAAM-vähennys, laserpinnoite-vähennys tai koristelu. Kohokohtia ovat:
- Edistyksellinen servotekniikka:Jotta markkinoille saattamista koskevat tavoitteet ja asiakkaiden suunnitteluvaatimukset voitaisiin saavuttaa paremmin mittojen tarkkuuden ja viimeistelyn laadun osalta, loppukäyttäjät käyttävät edistyneitä 3D-tulostimia, joissa on servojärjestelmä (askelmoottoreiden yli) optimaalista liikkeenhallintaa varten. Servomoottoreiden, kuten Yaskawan Sigma-7:n, edut kääntävät lisäysprosessin päälaelleen, mikä auttaa valmistajia voittamaan yleisiä ongelmia tulostinten tehostamisominaisuuksien avulla:
- Tärinänvaimennus: järeissä servomoottoreissa on tärinää vaimentavat suodattimet sekä antiresonanssi- ja lovisuodattimet, jotka tuottavat erittäin tasaisen liikkeen, joka voi eliminoida askelmoottorin vääntömomentin aaltoilun aiheuttamat visuaalisesti epämiellyttävät askelviivat.
- Nopeuden lisäys: 350 mm/s tulostusnopeus on nyt todellisuutta, mikä yli kaksinkertaistaa askelmoottoria käyttävän 3D-tulostimen keskimääräisen tulostusnopeuden. Vastaavasti voidaan saavuttaa jopa 1500 mm/s ajonopeus pyörivällä tai jopa 5 metriä/sek lineaarisella servotekniikalla. Suorituskykyisten servojen tarjoama erittäin nopea kiihtyvyys mahdollistaa 3D-tulostuspäiden siirtämisen oikeisiin paikkoihinsa nopeammin. Tämä helpottaa huomattavasti tarvetta hidastaa koko järjestelmää halutun viimeistelyn saavuttamiseksi. Myöhemmin tämä liikkeenhallinnan päivitys tarkoittaa myös sitä, että loppukäyttäjät voivat valmistaa enemmän osia tunnissa laadusta tinkimättä.
- Automaattinen viritys: servojärjestelmät voivat itsenäisesti suorittaa oman mukautetun virityksensä, mikä mahdollistaa mukautumisen tulostimen mekaniikan muutoksiin tai tulostusprosessin vaihteluihin. 3D-askelmoottorit eivät hyödynnä asennon palautetta, mikä tekee lähes mahdottomaksi kompensoida prosessien muutoksia tai mekaniikassa tapahtuvia eroja.
- Enkooderin palaute: vankat servojärjestelmät, jotka tarjoavat absoluuttisen anturipalautteen, tarvitsevat vain yhden kerran, mikä lisää käytettävyyttä ja kustannussäästöjä. Askelmoottoritekniikkaa käyttävistä 3D-tulostimista puuttuu tämä ominaisuus, ja ne on asennettava kotiin aina, kun ne käynnistetään.
- Palautteen tunnistus: 3D-tulostimen suulakepuristin voi usein olla pullonkaula tulostusprosessissa, eikä askelmoottorilla ole palautetta havaitsevaa kykyä havaita suulakepuristimen tukosta – puute, joka voi johtaa koko tulostustyön pilaamiseen. Tätä silmällä pitäen servojärjestelmät voivat havaita ekstruuderin varmuuskopiot ja estää filamenttien irtoamisen. Avain ylivoimaiseen tulostustehokkuuteen on suljetun silmukan järjestelmä, joka on keskitetty korkearesoluutioisen optisen kooderin ympärille. Servomoottorit, joissa on 24-bittinen absoluuttinen korkearesoluutioinen kooderi, voivat tarjota 16 777 216 bitin suljetun silmukan takaisinkytkentäresoluutioa, mikä parantaa akselin ja suulakepuristimen tarkkuutta sekä synkronointia ja tukosuojaa.
- Tehokkaat robotit:Aivan kuten vahvat servomoottorit muuttavat lisäainesovelluksia, myös robotit muuttavat. Niiden erinomainen polkukyky, jäykkä mekaaninen rakenne ja korkeat pölysuojausluokitukset (IP) yhdistettynä edistyneeseen tärinänvaimennuksen hallintaan ja moniakselitoimintoihin tekevät erittäin joustavista kuusiakselisista roboteista ihanteellisen vaihtoehdon vaativiin prosesseihin, jotka ympäröivät 3D:n käyttöä. tulostimet sekä avaintoiminnot vähentävän valmistuksen ja hybridi-lisä-/vähennysmenetelmien osalta.
3D-tulostuskoneita täydentävä robottiautomaatio sisältää laajalti painettujen osien käsittelyn monikoneasennuksissa. Erittäin joustavat ja tehokkaat robotit optimoivat toiminnot tehokkuuden ja tuottavuuden parantamiseksi yksittäisten osien purkamisesta tulostuskoneesta osien erottamiseen moniosaisen tulostusjakson jälkeen.
Perinteisessä 3D-tulostuksessa robotit auttavat jauheen hallinnassa, tulostinjauheen täyttämisessä tarvittaessa ja jauheen poistamisessa valmiista osista. Samoin muut metallituotannon suositut osien viimeistelytehtävät, kuten hionta, kiillotus, jäysteenpoisto tai leikkaus, ovat helposti suoritettavissa. Laaduntarkastukseen sekä pakkaus- ja logistiikkatarpeisiin vastataan myös robottitekniikalla, mikä vapauttaa valmistajat keskittymään korkeamman lisäarvon työhön, kuten räätälöityyn valmistukseen.
Suurempia työkappaleita varten työstetään pitkän ulottuvuuden teollisuusrobotteja, jotka siirtävät suoraan 3D-tulostimen suulakepuristuspäätä. Tämä yhdessä oheistyökalujen, kuten pyörivien alustojen, asennoittimien, lineaaristen kiskojen, portaalien ja muiden kanssa, tarjoavat työtilan, jota tarvitaan tilallisten vapaamuotoisten rakenteiden luomiseen. Klassisen nopean prototyyppien lisäksi robotteja käytetään suurikokoisten vapaamuotoisten osien, muottimuotojen, 3D-muotoisten ristikkorakenteiden ja suurikokoisten hybridiosien valmistukseen. - Moniakseliset koneohjaimet:Innovatiivinen teknologia jopa 62 liikeakselin yhdistämiseen yhteen ympäristöön mahdollistaa nyt monien erilaisten teollisuusrobottien, servojärjestelmien ja taajuusmuuttajien, joita käytetään additio-, vähennys- ja hybridiprosesseissa, monisynkronoinnin. Kokonainen laiteperhe voi nyt toimia saumattomasti yhdessä PLC:n (Programmable Logic Controller) tai IEC-koneohjaimen, kuten MP3300iec, täydellisen ohjauksen ja valvonnan alaisena. Usein dynaamisella 61131 IEC -ohjelmistopaketilla, kuten MotionWorks IEC:llä, ohjelmoidut ammattilaisalustat käyttävät tuttuja työkaluja (esim. RepRap G-koodit, funktiolohkokaavio, strukturoitu teksti, tikapuukaavio jne.). Integroinnin helpottamiseksi ja koneen käytettävyyden optimoimiseksi mukana on valmiita työkaluja, kuten alustan tasauksen kompensointi, suulakepuristimen paineen säätö, usean karan ja ekstruuderin ohjaus.
- Edistyneet valmistuksen käyttöliittymät:Erilaiset ohjelmistopaketit ovat erittäin hyödyllisiä 3D-tulostuksen, muotoleikkauksen, työstökoneiden ja robotiikan sovelluksille, ja ne voivat tarjota nopeasti helposti mukautettavan graafisen koneen käyttöliittymän, joka tarjoaa tien parempaan monipuolisuuteen. Luovuutta ja optimointia ajatellen suunnitellut intuitiiviset alustat, kuten Yaskawa Compass, antavat valmistajille mahdollisuuden brändätä ja mukauttaa näyttöjä helposti. Ohjelmointia tarvitaan vain vähän koneen ydinattribuuttien sisällyttämisestä asiakkaiden tarpeiden täyttämiseen – koska nämä työkalut tarjoavat laajan kirjaston valmiita C#-laajennuksia tai mahdollistavat mukautettujen laajennusten tuomisen.
NOUSE YLÖLLE
Vaikka yhden lisäyksen ja vähennyksen prosessit ovat edelleen suosittuja, lähivuosina tapahtuu suurempi siirtyminen hybridi-lisäaine/vähennysmenetelmään. Kasvun odotetaan kasvavan 14,8 prosentin vuosikasvulla (CAGR) vuoteen 2027 mennessä1, hybridi-lisäaineiden valmistuskoneiden markkinat ovat valmiita vastaamaan asiakkaiden muuttuviin vaatimuksiin. Noustakseen kilpailun yläpuolelle valmistajien tulee punnita hybridimenetelmän edut ja haitat toiminnassaan. Hybridilisäys/vähennysprosessi tarjoaa houkuttelevia etuja, sillä se pystyy valmistamaan osia tarpeen mukaan hiilijalanjäljen huomattavaksi vähentämiseksi. Tästä huolimatta näiden prosessien kehittyneitä tekniikoita ei pidä jättää huomiotta, ja ne tulisi ottaa käyttöön myymälässä tuottavuuden ja tuotteiden laadun parantamiseksi.
Postitusaika: 13.8.2021
