Servo motori i roboti transformišu aditivne aplikacije. Naučite najnovije savjete i primjene prilikom implementacije robotske automatizacije i napredne kontrole pokreta za aditivnu i subtraktivnu proizvodnju, kao i šta je sljedeće: razmislite o hibridnim metodama aditivnog/subtraktivnog.
NAPREDNA AUTOMATIZACIJA
Autori Sarah Mellish i RoseMary Burns
Usvajanje uređaja za pretvaranje energije, tehnologije kontrole pokreta, izuzetno fleksibilnih robota i eklektične mješavine drugih naprednih tehnologija su pokretački faktori za brzi rast novih procesa proizvodnje širom industrijskog krajolika. Revolucionirajući način na koji se izrađuju prototipovi, dijelovi i proizvodi, aditivna i subtraktivna proizvodnja su dva glavna primjera koja su omogućila efikasnost i uštedu troškova kojima proizvođači žele da ostanu konkurentni.
Nazvana 3D štampa, aditivna proizvodnja (AM) je netradicionalna metoda koja obično koristi podatke o digitalnom dizajnu za stvaranje čvrstih trodimenzionalnih objekata spajanjem materijala sloj po sloj odozdo prema gore. Često praveći dijelove u obliku mreže (NNS) bez otpada, upotreba AM za osnovne i složene dizajne proizvoda nastavlja da prožima industrije poput automobilske, zrakoplovne, energetske, medicinske, transportne i potrošačke industrije. Naprotiv, proces oduzimanja podrazumijeva uklanjanje dijelova iz bloka materijala rezanjem visoke preciznosti ili mašinskom obradom kako bi se stvorio 3D proizvod.
Uprkos ključnim razlikama, procesi aditivnog i oduzimanja nisu uvijek međusobno isključivi — jer se mogu koristiti za dopunu različitih faza razvoja proizvoda. Rani konceptualni model ili prototip se često stvara aditivnim procesom. Kada se taj proizvod finalizira, mogu biti potrebne veće serije, otvarajući vrata subtraktivnoj proizvodnji. U novije vrijeme, gdje je vrijeme od suštinske važnosti, primjenjuju se hibridne metode aditiva/oduzimanja za stvari kao što su popravak oštećenih/istrošenih dijelova ili stvaranje kvalitetnih dijelova s kraćim vremenom isporuke.
AUTOMATIZIRAJ NAPRIJED
Kako bi zadovoljili stroge zahtjeve kupaca, proizvođači integriraju niz žičanih materijala kao što su nehrđajući čelik, nikl, kobalt, hrom, titan, aluminij i drugi različiti metali u konstrukciju svojih dijelova, počevši od mekane, ali jake podloge i završavajući tvrdom, habajućom podlogom. -otporna komponenta. Djelomično, ovo je otkrilo potrebu za rješenjima visokih performansi za veću produktivnost i kvalitetu kako u aditivnim tako iu subtraktivnim proizvodnim okruženjima, posebno kada su u pitanju procesi kao što su aditivna proizvodnja žičanog luka (WAAM), WAAM-subtractive, lasersko oblaganje-subtracting ili dekoracija. Izdvajamo:
- Napredna servo tehnologija:Kako bi se bolje pozabavili ciljevima vremena do stupanja na tržište i specifikacijama dizajna kupaca, kada su u pitanju preciznost dimenzija i kvalitet završne obrade, krajnji korisnici se okreću naprednim 3D štampačima sa servo sistemima (preko koračnih motora) za optimalnu kontrolu pokreta. Prednosti servo motora, kao što je Yaskawa Sigma-7, okreću proces aditiva naopačke, pomažući proizvođačima da prevladaju uobičajene probleme putem mogućnosti poboljšanja štampača:
- Prigušivanje vibracija: robusni servo motori imaju filtere za suzbijanje vibracija, kao i filtere protiv rezonancije i zareze, dajući izuzetno glatko kretanje koje može eliminirati vizualno neugodne stepenaste linije uzrokovane mreškanjem momenta koračnog motora.
- Poboljšanje brzine: brzina štampe od 350 mm/sek sada je stvarnost, što više nego udvostručuje prosečnu brzinu štampanja 3D štampača koji koristi koračni motor. Slično, brzina kretanja do 1.500 mm/s može se postići korištenjem rotacije ili do 5 metara/sec korištenjem linearne servo tehnologije. Ekstremno brza sposobnost ubrzanja koju pružaju servo uređaji visokih performansi omogućavaju brže premeštanje glava 3D štampača u njihove odgovarajuće položaje. Ovo uvelike doprinosi ublažavanju potrebe za usporavanjem cijelog sistema kako bi se postigao željeni kvalitet završne obrade. Posljedično, ova nadogradnja u kontroli kretanja također znači da krajnji korisnici mogu proizvesti više dijelova na sat bez žrtvovanja kvaliteta.
- Automatsko podešavanje: servo sistemi mogu samostalno izvršiti vlastito prilagođeno podešavanje, što omogućava prilagođavanje promjenama u mehanici štampača ili varijacijama u procesu štampanja. 3D koračni motori ne koriste povratnu informaciju o položaju, što čini gotovo nemogućim kompenzaciju promjena u procesima ili odstupanja u mehanici.
- Povratna informacija enkodera: robusni servo sistemi koji nude apsolutnu povratnu informaciju enkodera moraju samo jednom izvršiti rutinu pokretanja, što rezultira većim radnim vremenom i uštedom troškova. 3D štampači koji koriste tehnologiju koračnog motora nemaju ovu funkciju i moraju se uključiti svaki put kada se uključe.
- Senzor povratnih informacija: ekstruder 3D štampača često može biti usko grlo u procesu štampanja, a koračni motor nema sposobnost senzora povratne informacije da otkrije zastoj ekstrudera – nedostatak koji može dovesti do uništenja čitavog zadatka štampanja. Imajući ovo na umu, servo sistemi mogu otkriti rezervne kopije ekstrudera i spriječiti skidanje filamenta. Ključ za superiorne performanse štampanja je sistem zatvorene petlje usredsređen oko optičkog enkodera visoke rezolucije. Servo motori sa 24-bitnim apsolutnim enkoderom visoke rezolucije mogu pružiti 16,777,216 bita povratne rezolucije zatvorene petlje za veću tačnost osovine i ekstrudera, kao i sinhronizaciju i zaštitu od zaglavljivanja.
- Roboti visokih performansi:Kao što robusni servo motori transformišu aditivne aplikacije, tako su i roboti. Njihove odlične performanse putanje, kruta mehanička struktura i visoke ocjene zaštite od prašine (IP) — u kombinaciji s naprednom kontrolom protiv vibracija i mogućnošću više osa — čine visoko fleksibilne šestoosne robote idealnom opcijom za zahtjevne procese koji okružuju korištenje 3D. štampači, kao i ključne akcije za subtraktivnu proizvodnju i hibridne aditivno/subtraktivne metode.
Robotska automatizacija koja je komplementarna mašinama za 3D štampanje naširoko podrazumeva rukovanje štampanim delovima u instalacijama sa više mašina. Od istovara pojedinačnih delova iz mašine za štampanje, do odvajanja delova nakon višedelnog ciklusa štampanja, veoma fleksibilni i efikasni roboti optimizuju operacije za veću propusnost i povećanje produktivnosti.
Uz tradicionalno 3D štampanje, roboti su od pomoći u upravljanju prahom, dopunjavanju praha za štampač kada je potrebno i uklanjanju praha iz gotovih delova. Slično tome, lako se postižu i drugi zadaci završne obrade dijelova koji su popularni u proizvodnji metala kao što su brušenje, poliranje, skidanje ivica ili sečenje. Inspekcija kvaliteta, kao i potrebe za pakovanjem i logistikom se takođe suočavaju direktno sa robotskom tehnologijom, oslobađajući proizvođače da usredsrede svoje vreme na rad sa višom dodanom vrednošću, kao što je proizvodnja po narudžbini.
Za veće radne komade, industrijski roboti dugog dometa se koriste za direktno pomeranje glave za ekstruziju 3D štampača. Ovo, u kombinaciji s perifernim alatima kao što su rotirajuće baze, pozicioneri, linearne staze, portali i još mnogo toga, pruža radni prostor potreban za kreiranje prostornih struktura slobodnog oblika. Osim klasične brze izrade prototipa, roboti se koriste za izradu dijelova slobodnog oblika velikog volumena, kalupa, rešetkastih konstrukcija u 3D obliku i hibridnih dijelova velikog formata. - Višeosni strojni kontroleri:Inovativna tehnologija za povezivanje do 62 ose kretanja u jednom okruženju sada omogućava multi-sinhronizaciju širokog spektra industrijskih robota, servo sistema i frekventnih pogona koji se koriste u aditivnim, subtraktivnim i hibridnim procesima. Čitava porodica uređaja sada može besprijekorno raditi zajedno pod potpunom kontrolom i nadzorom PLC-a (programabilnog logičkog kontrolera) ili IEC mašinskog kontrolera, kao što je MP3300iec. Često programirane sa dinamičkim 61131 IEC softverskim paketom, kao što je MotionWorks IEC, profesionalne platforme poput ove koriste poznate alate (npr. RepRap G-kodovi, funkcionalni blok dijagram, strukturirani tekst, ljestvičasti dijagram, itd.). Kako bi se olakšala laka integracija i optimiziralo vrijeme rada mašine, uključeni su gotovi alati kao što su kompenzacija nivelacije kreveta, kontrola pritiska ekstrudera, višestruka vretena i kontrola ekstrudera.
- Napredni korisnički interfejsi za proizvodnju:Veoma korisni za aplikacije u 3D štampanju, rezanju oblika, alatnim mašinama i robotici, različiti softverski paketi mogu brzo da isporuče grafički mašinski interfejs koji se lako prilagođava, pružajući put ka većoj svestranosti. Dizajnirane s kreativnošću i optimizacijom na umu, intuitivne platforme, kao što je Yaskawa Compass, omogućavaju proizvođačima da brendiraju i lako prilagođavaju ekrane. Od uključivanja osnovnih mašinskih atributa do prilagođavanja potrebama kupaca, potrebno je malo programiranja — jer ovi alati pružaju opsežnu biblioteku unapred izgrađenih C# dodataka ili omogućavaju uvoz prilagođenih dodataka.
RISE ABOVE
Dok su pojedinačni aditivni i suptraktivni procesi i dalje popularni, veći pomak ka hibridnoj aditivno/subtraktivnoj metodi će se desiti u narednih nekoliko godina. Očekuje se da će rasti po složenoj godišnjoj stopi rasta (CAGR) od 14,8 posto do 2027.1, tržište hibridnih mašina za proizvodnju aditiva spremno je da odgovori na porast zahtjeva kupaca. Da bi se izdigli iznad konkurencije, proizvođači bi trebali odvagnuti prednosti i nedostatke hibridne metode za svoje poslovanje. Uz mogućnost proizvodnje dijelova po potrebi, uz značajno smanjenje ugljičnog otiska, hibridni aditivni/subtrakttivni proces nudi neke atraktivne prednosti. Bez obzira na to, napredne tehnologije za ove procese ne treba zanemariti i treba ih implementirati u pogonima kako bi se omogućila veća produktivnost i kvalitet proizvoda.
Vrijeme objave: 13.08.2021
