Servo motori i roboti transformiraju aditivne primjene. Saznajte najnovije savjete i primjene prilikom implementacije robotske automatizacije i naprednog upravljanja kretanjem za aditivnu i subtraktivnu proizvodnju, kao i šta je sljedeće: razmislite o hibridnim aditivnim/suptraktivnim metodama.
UNAPREĐENJE AUTOMATIZACIJE
Autorice: Sarah Mellish i RoseMary Burns
Usvajanje uređaja za konverziju energije, tehnologije upravljanja kretanjem, izuzetno fleksibilnih robota i eklektične mješavine drugih naprednih tehnologija pokretački su faktori za brzi rast novih proizvodnih procesa u industrijskom okruženju. Revolucioniranjem načina na koji se izrađuju prototipovi, dijelovi i proizvodi, aditivna i subtraktivna proizvodnja dva su glavna primjera koja su osigurala efikasnost i uštede troškova koje proizvođači nastoje održati konkurentnima.
Aditivna proizvodnja (AM), poznata kao 3D printanje, netradicionalna je metoda koja obično koristi digitalne podatke o dizajnu za stvaranje čvrstih trodimenzionalnih objekata spajanjem materijala sloj po sloj od dna prema vrhu. Često izrađujući dijelove gotovo mrežnog oblika (NNS) bez otpada, upotreba AM-a za osnovne i složene dizajne proizvoda nastavlja prožimati industrije poput automobilske, zrakoplovne, energetske, medicinske, transportne i potrošačke industrije. Naprotiv, subtraktivni proces podrazumijeva uklanjanje dijelova iz bloka materijala visokopreciznim rezanjem ili mašinskom obradom kako bi se stvorio 3D proizvod.
Uprkos ključnim razlikama, aditivni i subtraktivni procesi nisu uvijek međusobno isključivi - jer se mogu koristiti za dopunjavanje različitih faza razvoja proizvoda. Rani konceptualni model ili prototip se često kreira aditivnim procesom. Nakon što se taj proizvod finalizira, mogu biti potrebne veće serije, što otvara vrata subtraktivnoj proizvodnji. U novije vrijeme, gdje je vrijeme od ključne važnosti, primjenjuju se hibridne aditivno/suptraktivne metode za stvari poput popravke oštećenih/istrošenih dijelova ili izrade kvalitetnih dijelova s kraćim vremenom isporuke.
AUTOMATIZIRAJ PROSLJEĐIVANJE
Kako bi zadovoljili stroge zahtjeve kupaca, proizvođači integriraju niz žičanih materijala poput nehrđajućeg čelika, nikla, kobalta, kroma, titana, aluminija i drugih različitih metala u konstrukciju svojih dijelova, počevši od meke, ali jake podloge, pa sve do tvrde, otporne komponente na habanje. Djelomično je to otkrilo potrebu za visokoučinkovitim rješenjima za veću produktivnost i kvalitetu u aditivnim i subtraktivnim proizvodnim okruženjima, posebno kada su u pitanju procesi poput aditivne proizvodnje žičanim lukom (WAAM), WAAM-subtraktivne proizvodnje, laserske subtraktivne obrade ili dekoracije. Najvažniji elementi uključuju:
- Napredna servo tehnologija:Kako bi se bolje ispunili ciljevi vezani za vrijeme potrebno za plasman na tržište i specifikacije dizajna kupaca, kada su u pitanju dimenzijska preciznost i kvalitet završne obrade, krajnji korisnici se okreću naprednim 3D štampačima sa servo sistemima (umjesto koračnih motora) za optimalnu kontrolu kretanja. Prednosti servo motora, kao što je Yaskawin Sigma-7, okreću aditivni proces naglavačke, pomažući proizvođačima da prevaziđu uobičajene probleme putem mogućnosti poboljšanja štampača:
- Suzbijanje vibracija: robusni servo motori imaju filtere za suzbijanje vibracija, kao i antirezonantne i zarezne filtere, što omogućava izuzetno glatko kretanje koje može eliminirati vizualno neugodne stepenaste linije uzrokovane valovitošću obrtnog momenta koračnog motora.
- Poboljšanje brzine: brzina štampanja od 350 mm/sec sada je stvarnost, što je više nego dvostruko više od prosječne brzine štampanja 3D štampača koji koristi koračni motor. Slično tome, brzina kretanja do 1.500 mm/sec može se postići korištenjem rotacijske ili do 5 metara/sec korištenjem linearne servo tehnologije. Izuzetno brzo ubrzanje koje pružaju visokoperformansni servo motori omogućava da se 3D glave za štampanje brže pomjeraju u odgovarajuće položaje. Ovo uveliko smanjuje potrebu za usporavanjem cijelog sistema kako bi se postigao željeni kvalitet završne obrade. Posljedično, ovo poboljšanje u kontroli kretanja također znači da krajnji korisnici mogu proizvesti više dijelova na sat bez žrtvovanja kvaliteta.
- Automatsko podešavanje: servo sistemi mogu samostalno vršiti 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 gotovo onemogućava kompenzaciju promjena u procesima ili odstupanja u mehanici.
- Povratna informacija enkodera: robusni servo sistemi koji nude apsolutnu povratnu informaciju enkodera trebaju izvršiti rutinu vraćanja u početno stanje samo jednom, što rezultira većim vremenom rada i uštedom troškova. 3D štampači koji koriste tehnologiju koračnih motora nemaju ovu funkciju i potrebno ih je vraćati u početno stanje svaki put kada se uključe.
- Senzor povratne sprege: ekstruder 3D štampača često može biti usko grlo u procesu štampanja, a koračni motor nema sposobnost senzora povratne sprege da detektuje zaglavljivanje ekstrudera - nedostatak koji može dovesti do uništenja cijelog zadatka štampanja. Imajući ovo u vidu, servo sistemi mogu detektovati zastoje ekstrudera i spriječiti skidanje filamenta. Ključ za superiorne performanse štampanja je sistem zatvorene petlje centriran oko optičkog enkodera visoke rezolucije. Servo motori sa 24-bitnim apsolutnim enkoderom visoke rezolucije mogu obezbijediti 16.777.216 bita rezolucije povratne sprege zatvorene petlje za veću tačnost osa i ekstrudera, kao i sinhronizaciju i zaštitu od zaglavljivanja.
- Visokoperformansni roboti:Kao što robusni servo motori transformiraju aditivne primjene, tako transformiraju i roboti. Njihove odlične performanse putanje, kruta mehanička struktura i visoke ocjene zaštite od prašine (IP) - u kombinaciji s naprednom kontrolom vibracija i višeosnim mogućnostima - čine visoko fleksibilne šestoosne robote idealnom opcijom za zahtjevne procese koji okružuju korištenje 3D printera, kao i ključne radnje za subtraktivnu proizvodnju i hibridne aditivne/subtraktivne metode.
Robotska automatizacija, koja nadopunjuje 3D mašine za štampanje, u velikoj mjeri podrazumijeva rukovanje odštampanim dijelovima u instalacijama s više mašina. Od istovara pojedinačnih dijelova iz mašine za štampanje do odvajanja dijelova nakon ciklusa štampanja više dijelova, visoko fleksibilni i efikasni roboti optimiziraju operacije za veći protok i povećanje produktivnosti.
Kod tradicionalnog 3D printanja, roboti su korisni u upravljanju prahom, dopunjavanju praha za štampače kada je potrebno i uklanjanju praha sa gotovih dijelova. Slično tome, lako se obavljaju i drugi zadaci završne obrade dijelova popularni u metalnoj proizvodnji, poput brušenja, poliranja, uklanjanja neravnina ili rezanja. Kontrola kvalitete, kao i potrebe za pakiranjem i logistikom, također se direktno zadovoljavaju robotskom tehnologijom, oslobađajući proizvođače da svoje vrijeme usmjere na rad s većom dodanom vrijednošću, poput izrade po narudžbi.
Za veće radne komade, industrijski roboti s dugim dosegom opremaju se alatima za direktno pomicanje ekstruzijske glave 3D printera. Ovo, u kombinaciji s perifernim alatima poput rotirajućih baza, pozicionera, linearnih tračnica, portala i drugog, pruža radni prostor potreban za stvaranje prostornih struktura slobodnog oblika. Osim klasičnog brzog prototipiranje, roboti se koriste za izradu dijelova slobodnog oblika velikih zapremina, kalupa, 3D rešetkastih konstrukcija i hibridnih dijelova velikog formata. - Kontroleri višeosnih mašina:Inovativna tehnologija za povezivanje do 62 ose kretanja u jednom okruženju sada omogućava multisinhronizaciju 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 (Programabilni logički kontroler) ili IEC kontrolera mašine, kao što je MP3300iec. Često programirane dinamičkim 61131 IEC softverskim paketom, kao što je MotionWorks IEC, profesionalne platforme poput ove koriste poznate alate (npr. RepRap G-kodove, dijagram funkcionalnih blokova, strukturirani tekst, ljestvičasti dijagram itd.). Kako bi se olakšala jednostavna integracija i optimiziralo vrijeme rada mašine, uključeni su gotovi alati poput kompenzacije nivelacije kreveta, kontrole napredovanja pritiska ekstrudera, kontrole više vretena i ekstrudera.
- Napredni korisnički interfejsi za proizvodnju:Različiti softverski paketi, izuzetno korisni za primjene u 3D printanju, rezanju oblika, alatnim mašinama i robotici, mogu brzo pružiti lako prilagodljiv grafički interfejs mašine, pružajući put ka većoj svestranosti. Dizajnirane imajući na umu kreativnost i optimizaciju, intuitivne platforme, poput Yaskawa Compass-a, omogućavaju proizvođačima da brendiraju i lako prilagođavaju ekrane. Od uključivanja osnovnih atributa mašine do prilagođavanja potrebama kupaca, potrebno je malo programiranja - jer ovi alati pružaju opsežnu biblioteku unaprijed izgrađenih C# dodataka ili omogućavaju uvoz prilagođenih dodataka.
IZDIGNI SE IZNAD
Iako jednostruki aditivni i subtraktivni procesi ostaju popularni, veći prelazak na hibridnu aditivnu/suptraktivnu metodu će se dogoditi tokom narednih nekoliko godina. Očekuje se rast složenom godišnjom stopom rasta (CAGR) od 14,8 posto do 2027. godine.1Tržište hibridnih mašina za aditivnu proizvodnju spremno je da zadovolji porast potražnje kupaca. Da bi se izdigli iznad konkurencije, proizvođači bi trebali odvagnuti prednosti i nedostatke hibridne metode za svoje poslovanje. Sa mogućnošću proizvodnje dijelova po potrebi, što dovodi do značajnog smanjenja ugljičnog otiska, hibridni aditivni/suptraktivni proces nudi neke atraktivne prednosti. Bez obzira na to, napredne tehnologije za ove procese ne treba zanemariti i treba ih implementirati u proizvodnim pogonima kako bi se olakšala veća produktivnost i kvalitet proizvoda.
Vrijeme objave: 13. avg. 2021.
