Servomootorid ja robotid muudavad lisandite rakendusi. Siit saate teada uusimaid näpunäiteid ja rakendusi robotiseeritud automatiseerimise ja täiustatud liikumisjuhtimise rakendamiseks lisandite ja lahutavate tootmismeetodite jaoks ning ka seda, mis edasi saab: mõelge hübriidsetele lisandite/lahutavatele meetoditele.
AUTOMATISEERIMISE EDASIJUHATAMINE
Sarah Mellishi ja RoseMary Burnsi poolt
Võimsusmuundurite, liikumisjuhtimistehnoloogia, äärmiselt paindlike robotite ja muude täiustatud tehnoloogiate eklektilise segu kasutuselevõtt on tööstusmaastikul uute valmistamisprotsesside kiire kasvu liikumapanevad tegurid. Lisand- ja lahutav tootmine on kaks peamist näidet, mis on pakkunud tootjatele tõhusust ja kulude kokkuhoidu, et jääda konkurentsivõimeliseks.
Lisandite tootmine (AM), mida nimetatakse 3D-printimiseks, on mittetraditsiooniline meetod, mis tavaliselt kasutab digitaalseid disainiandmeid tahkete kolmemõõtmeliste objektide loomiseks, sulatades materjale kiht kihi haaval alt ülespoole. Sageli valmistatakse peaaegu netokujulisi (NNS) osi ilma jääkideta ning AM-i kasutamine nii lihtsate kui ka keerukate tootekujunduste jaoks on jätkuvalt levinud sellistes tööstusharudes nagu autotööstus, lennundus, energeetika, meditsiin, transport ja tarbekaubad. Seevastu subtraktiivse protsessi käigus eemaldatakse materjaliplokist sektsioonid suure täpsusega lõikamise või töötlemise teel, et luua 3D-toode.
Vaatamata olulistele erinevustele ei ole lisand- ja lahutamisprotsessid alati teineteist välistavad – kuna neid saab kasutada tootearenduse eri etappide täiendamiseks. Varajane kontseptsioonmudel või prototüüp luuakse sageli lisandprotsessi abil. Kui toode on valmis, võib vaja minna suuremaid partiisid, mis avab ukse lahutavale tootmisele. Hiljuti, kui aeg on määrava tähtsusega, rakendatakse hübriidseid lisand-/lahutusmeetodeid näiteks kahjustatud/kulunud osade parandamiseks või kvaliteetsete osade loomiseks lühema tarneajaga.
AUTOMATISEERI EDASISAADMINE
Klientide rangete nõudmiste rahuldamiseks integreerivad tootjad oma detailide valmistamisel mitmesuguseid traatmaterjale, nagu roostevaba teras, nikkel, koobalt, kroom, titaan, alumiinium ja muud sarnased metallid, alustades pehmest, kuid tugevast aluspinnast ja lõpetades kõva, kulumiskindla komponendiga. Osaliselt on see näidanud vajadust suure jõudlusega lahenduste järele, et saavutada suurem tootlikkus ja kvaliteet nii lisandite kui ka lahutavate tootmiskeskkondade puhul, eriti selliste protsesside puhul nagu traatkaare lisandite tootmine (WAAM), WAAM-subtraktiivsed protsessid, laserplakaadi-subtraktiivsed protsessid või dekoratiivsed protsessid. Olulisemad saavutused on järgmised:
- Täiustatud servotehnoloogia:Turuletoomise aja eesmärkide ja klientide disainispetsifikatsioonide paremaks saavutamiseks, mis puudutavad mõõtmete täpsust ja viimistluskvaliteeti, pöörduvad lõppkasutajad optimaalse liikumise juhtimiseks täiustatud 3D-printerite poole, millel on servomootorid (mitte astmemootorid). Yaskawa Sigma-7 servomootorite eelised pööravad lisandiprotsessi pea peale, aidates tootjatel printeri võimekuse suurendamise kaudu ületada levinud probleeme:
- Vibratsiooni summutamine: vastupidavatel servomootoritel on vibratsiooni summutavad filtrid, samuti resonantsivastased ja sälgufiltrid, mis tagavad äärmiselt sujuva liikumise ja kõrvaldavad astmelise mootori pöördemomendi pulsatsioonist tingitud visuaalselt ebameeldivad astmelised jooned.
- Kiiruse suurendamine: printimiskiirus 350 mm/s on nüüd reaalsus, mis enam kui kahekordistab samm-mootoriga 3D-printeri keskmist printimiskiirust. Samamoodi saab pöörleva tehnoloogia abil saavutada kuni 1500 mm/s liikumiskiiruse või lineaarse servotehnoloogia abil kuni 5 meetrit/s. Suure jõudlusega servomootorite pakutav äärmiselt kiirendusvõime võimaldab 3D-prindipead kiiremini õigesse asendisse liigutada. See aitab oluliselt vähendada vajadust kogu süsteemi aeglustada soovitud viimistluskvaliteedi saavutamiseks. Lisaks tähendab see liikumisjuhtimise täiustus ka seda, et lõppkasutajad saavad tunnis valmistada rohkem detaile ilma kvaliteeti ohverdamata.
- Automaatne häälestamine: servosüsteemid saavad iseseisvalt teostada oma kohandatud häälestamist, mis võimaldab kohaneda printeri mehaanika muutuste või trükiprotsessi erinevustega. 3D-samm-mootorid ei kasuta positsiooni tagasisidet, mistõttu on protsesside muutuste või mehaanika lahknevuste kompenseerimine peaaegu võimatu.
- Kodeerija tagasiside: tugevad servosüsteemid, mis pakuvad absoluutset kooderi tagasisidet, peavad lähtestusasendisse seadma ainult ühe korra, mis pikendab tööaega ja säästab kulusid. Samm-mootori tehnoloogiat kasutavatel 3D-printeritel see funktsioon puudub ja need tuleb iga kord sisselülitamisel lähtestusasendisse seada.
- Tagasiside tuvastamine: 3D-printeri ekstruuder võib sageli olla printimisprotsessi pudelikaelaks ja astmemootoril puudub tagasiside tuvastamise võime ekstruuderi ummistuse tuvastamiseks – see puudujääk võib viia kogu printimistöö nurjumiseni. Seda silmas pidades suudavad servosüsteemid tuvastada ekstruuderi ummistusi ja vältida hõõgniidi eemaldamist. Suurema printimisjõudluse võti on suletud ahelaga süsteem, mille keskmes on suure eraldusvõimega optiline kodeerija. 24-bitise absoluutse suure eraldusvõimega kodeerijaga servomootorid suudavad pakkuda 16 777 216 bitti suletud ahelaga tagasiside eraldusvõimet, et saavutada suurem telje ja ekstruuderi täpsus, samuti sünkroniseerimine ja ummistuse kaitse.
- Suure jõudlusega robotid:Nii nagu vastupidavad servomootorid muudavad aditiivsete rakenduste maailma, muudavad seda ka robotid. Nende suurepärane trajektoori jõudlus, jäik mehaaniline konstruktsioon ja kõrge tolmukaitse (IP) reiting – koos täiustatud vibratsioonivastase juhtimise ja mitmeteljelise võimekusega – muudavad ülipaindlikud kuueteljelised robotid ideaalseks valikuks nõudlike protsesside jaoks, mis on seotud 3D-printerite kasutamisega, ning samuti võtmetähtsusega tegevusteks lahutava tootmise ja hübriidsete aditiivsete/lahutavate meetodite jaoks.
3D-printimismasinatega täiendav robotiseeritud automatiseerimine hõlmab laialdaselt trükitud osade käitlemist mitme masinaga installatsioonides. Alates üksikute osade mahalaadimisest trükimasinast kuni osade eraldamiseni pärast mitmeosalist printimistsüklit optimeerivad ülipaindlikud ja tõhusad robotid toiminguid suurema läbilaskevõime ja tootlikkuse kasvu saavutamiseks.
Traditsioonilise 3D-printimise puhul on robotid abiks pulbri haldamisel, printeripulbri vajadusel täitmisel ja pulbri eemaldamisel valmisdetailidelt. Samamoodi on lihtne teha ka teisi metallitöötlemises populaarseid detailide viimistlustöid, nagu lihvimine, poleerimine, ebatasasuste eemaldamine või lõikamine. Kvaliteedikontrolli, samuti pakendamise ja logistika vajadusi rahuldatakse robotitehnoloogia abil otse, vabastades valmistajad, et nad saaksid oma aega keskenduda suurema lisandväärtusega töödele, näiteks eritellimusel valmistamisele.
Suuremate toorikute jaoks on pika ulatusega tööstusrobotid varustatud 3D-printeri ekstrusioonipea otseliigutamiseks. See koos perifeersete tööriistadega, nagu pöörlevad alused, positsioneerid, lineaarrööpad, portaalplatvormid ja muu, pakub tööruumi, mis on vajalik ruumiliste vabavormiliste struktuuride loomiseks. Lisaks klassikalisele kiirele prototüüpimisele kasutatakse roboteid suuremahuliste vabavormiliste osade, vormide, 3D-kujuliste sõrestikkonstruktsioonide ja suureformaadiliste hübriiddetailide valmistamiseks. - Mitmeteljelised masinakontrollerid:Innovatiivne tehnoloogia kuni 62 liikumistelje ühendamiseks ühes keskkonnas võimaldab nüüd laia valiku tööstusrobotite, servosüsteemide ja muudetava sagedusega ajamite mitmekordset sünkroniseerimist aditiivsetes, lahutavates ja hübriidprotsessides. Terve seadmete perekond saab nüüd sujuvalt koos töötada PLC (programmeeritava loogikakontrolleri) või IEC masinakontrolleri, näiteks MP3300iec, täieliku juhtimise ja jälgimise all. Sellised professionaalsed platvormid, mida sageli programmeeritakse dünaamilise 61131 IEC tarkvarapaketiga, näiteks MotionWorks IEC, kasutavad tuttavaid tööriistu (nt RepRapi G-koodid, funktsiooniplokkide skeemid, struktureeritud tekstid, redelskeemid jne). Lihtsa integreerimise hõlbustamiseks ja masina tööaja optimeerimiseks on kaasas valmistööriistad, nagu voodi tasandamise kompenseerimine, ekstruuderi rõhu etteande juhtimine, mitme spindli ja ekstruuderi juhtimine.
- Täiustatud tootmise kasutajaliidesed:Erinevad tarkvarapaketid on 3D-printimise, kuju lõikamise, tööpinkide ja robootika rakenduste jaoks väga kasulikud ning võimaldavad kiiresti luua hõlpsasti kohandatava graafilise masinaliidese, mis annab tee suurema mitmekülgsuse poole. Loomingulisust ja optimeerimist silmas pidades loodud intuitiivsed platvormid, nagu Yaskawa Compass, võimaldavad tootjatel ekraane brändida ja hõlpsalt kohandada. Alates põhiliste masina atribuutide lisamisest kuni klientide vajaduste rahuldamiseni on vaja vähe programmeerimist – need tööriistad pakuvad ulatuslikku eelvalmistatud C# pluginate teeki või võimaldavad importida kohandatud pluginaid.
TÕUSKE KÕRGELE
Kuigi ühe aditiivse ja lahutava meetodi kasutamine on endiselt populaarne, toimub järgmise paari aasta jooksul suurem nihe hübriidse aditiivse/lahutava meetodi suunas. Eeldatakse, et 2027. aastaks kasvab liitkasvumäär (CAGR) 14,8 protsenti.1Hübriidsete lisandite tootmismasinate turg on valmis vastama klientide pidevalt muutuvatele nõudmistele. Konkurentidest ette jõudmiseks peaksid tootjad kaaluma hübriidmeetodi plusse ja miinuseid oma tegevuse jaoks. Võimalusega toota osi vastavalt vajadusele ja oluliselt vähendada süsiniku jalajälge, pakub hübriidne lisandite/lahutuse protsess mõningaid atraktiivseid eeliseid. Sellest hoolimata ei tohiks tähelepanuta jätta nende protsesside täiustatud tehnoloogiaid ning neid tuleks tootmispõrandatel rakendada, et hõlbustada suuremat tootlikkust ja tootekvaliteeti.
Postituse aeg: 13. august 2021
