Серво моторите и роботите трансформират приложенията на добавките. Научете най-новите съвети и приложения при внедряването на роботизирана автоматизация и усъвършенстван контрол на движението за адитивно и субтрактивно производство, както и какво следва: помислете за хибридни адитивни/субтрактивни методи.
НАПРЕДВАЩА АВТОМАТИЗАЦИЯ
От Сара Мелиш и Роуз Мери Бърнс
Възприемането на устройства за преобразуване на енергия, технология за контрол на движението, изключително гъвкави роботи и еклектична комбинация от други напреднали технологии са движещи фактори за бързото разрастване на нови производствени процеси в индустриалния пейзаж. Революционизирайки начина, по който се правят прототипи, части и продукти, адитивното и субтрактивното производство са два отлични примера, които осигуряват ефективността и икономиите на разходи, които производителите се стремят да останат конкурентоспособни.
Наричано 3D принтиране, адитивното производство (AM) е нетрадиционен метод, който обикновено използва данни за цифров дизайн за създаване на солидни триизмерни обекти чрез сливане на материали слой по слой отдолу нагоре. Често правейки части с почти чиста форма (NNS) без отпадъци, използването на AM както за основни, така и за сложни продуктови дизайни продължава да прониква в индустрии като автомобилостроенето, космическата индустрия, енергетиката, медицината, транспорта и потребителските продукти. Напротив, субтрактивният процес включва премахване на секции от блок материал чрез високо прецизно рязане или машинна обработка за създаване на 3D продукт.
Въпреки основните разлики, адитивните и субтрактивните процеси не винаги са взаимно изключващи се — тъй като могат да се използват за допълване на различни етапи от разработването на продукта. Един ранен концептуален модел или прототип често се създава чрез процеса на добавяне. След като този продукт бъде финализиран, може да са необходими по-големи партиди, отваряйки вратата към субтрактивно производство. Съвсем наскоро, когато времето е от съществено значение, се прилагат хибридни адитивни/субтрактивни методи за неща като ремонт на повредени/износени части или създаване на качествени части с по-малко време за изпълнение.
АВТОМАТИЗИРАНЕ НАПРЕД
За да отговорят на строгите изисквания на клиентите, производителите интегрират гама от телени материали като неръждаема стомана, никел, кобалт, хром, титан, алуминий и други различни метали в конструкцията на своите части, започвайки с мека, но здрава основа и завършвайки с твърда, износоустойчива -устойчив компонент. Отчасти това разкри необходимостта от решения с висока производителност за по-голяма производителност и качество както в адитивни, така и в субтрактивни производствени среди, особено когато става въпрос за процеси като адитивно производство с телена дъга (WAAM), WAAM-субтрактивно, лазерно облицоване-субтрактивно или декорация. Акцентите включват:
- Разширена серво технология:За по-добро посрещане на целите за време за пускане на пазара и спецификациите на дизайна на клиентите, когато става въпрос за прецизност на размерите и качество на покритие, крайните потребители се обръщат към усъвършенствани 3D принтери със серво системи (над стъпкови двигатели) за оптимален контрол на движението. Предимствата на серво моторите, като например Sigma-7 на Yaskawa, преобръщат процеса на добавяне с главата надолу, помагайки на производителите да преодолеят често срещаните проблеми чрез възможности за усилване на принтера:
- Потискане на вибрациите: здравите серво мотори разполагат с филтри за потискане на вибрациите, както и с антирезонансни и прорезни филтри, осигуряващи изключително плавно движение, което може да елиминира визуално неприятните стъпаловидни линии, причинени от вълните на въртящия момент на стъпковия двигател.
- Подобряване на скоростта: скорост на печат от 350 mm/sec вече е реалност, повече от удвояване на средната скорост на печат на 3D принтер, използващ стъпков двигател. По същия начин, скорост на движение до 1500 mm/sec може да бъде постигната при използване на ротационна или до 5 метра/sec при използване на линейна серво технология. Изключително бързата способност за ускорение, осигурена чрез високопроизводителни сервоприводи, позволява на 3D печатащите глави да се преместват в правилните им позиции по-бързо. Това до голяма степен облекчава необходимостта от забавяне на цялата система, за да се постигне желаното качество на покритие. Впоследствие това надграждане на контрола на движението също означава, че крайните потребители могат да произвеждат повече части на час, без да жертват качеството.
- Автоматична настройка: серво системите могат независимо да извършват собствена персонализирана настройка, което прави възможно адаптирането към промените в механиката на принтера или отклоненията в процеса на печат. 3D стъпковите двигатели не използват обратна връзка за позицията, което прави почти невъзможно компенсирането на промените в процесите или несъответствията в механиката.
- Обратна връзка от енкодера: здравите серво системи, които предлагат абсолютна обратна връзка от енкодера, трябва да изпълнят само веднъж рутинна настройка, което води до по-голямо време за работа и спестяване на разходи. 3D принтерите, които използват технология със стъпкови двигатели, нямат тази функция и трябва да се прибират при всяко включване.
- Сензор за обратна връзка: екструдерът на 3D принтер често може да бъде тясно място в процеса на печат, а стъпковият двигател няма способността за отчитане на обратна връзка, за да открие задръстване на екструдера - дефицит, който може да доведе до разваляне на цялото задание за печат. Имайки това предвид, серво системите могат да открият резервни копия на екструдера и да предотвратят отделяне на нишки. Ключът към превъзходната производителност на печат е наличието на система със затворен цикъл, центрирана около оптичен енкодер с висока разделителна способност. Серво моторите с 24-битов енкодер с абсолютна висока разделителна способност могат да осигурят 16 777 216 бита разделителна способност на обратна връзка в затворена верига за по-голяма точност на осите и екструдера, както и синхронизация и защита от засядане.
- Високопроизводителни роботи:Точно както здравите серво мотори трансформират приложенията на добавките, така също и роботите. Тяхната отлична производителност по пътя, твърда механична структура и висока степен на защита от прах (IP) — съчетани с усъвършенстван антивибрационен контрол и възможност за много оси — правят изключително гъвкавите роботи с шест оси идеален вариант за взискателните процеси, които обграждат използването на 3D принтери, както и ключови действия за субтрактивното производство и хибридните адитивни/субтрактивни методи.
Роботизираната автоматизация, допълваща машините за 3D печат, широко включва обработката на отпечатани части в многомашинни инсталации. От разтоварването на отделни части от печатащата машина до отделянето на части след цикъл на печат от много части, изключително гъвкавите и ефективни роботи оптимизират операциите за по-голяма производителност и печалби в производителността.
При традиционното 3D печатане роботите са полезни при управлението на праха, презареждането на праха за принтера, когато е необходимо, и премахването на праха от готовите части. По същия начин лесно се изпълняват други задачи за довършителни работи на части, популярни при производството на метали, като шлайфане, полиране, премахване на мустаци или рязане. Инспекцията на качеството, както и нуждите от опаковане и логистика също се посрещат директно с роботизирана технология, освобождавайки производителите да съсредоточат времето си върху работа с по-висока добавена стойност, като производство по поръчка.
За по-големи детайли, промишлени роботи с голям обсег се използват за директно придвижване на екструзионна глава на 3D принтер. Това, във връзка с периферни инструменти като въртящи се основи, позиционери, линейни пътеки, портали и други, осигуряват работното пространство, необходимо за създаване на пространствени структури със свободна форма. Освен за класическото бързо прототипиране, роботите се използват за производство на големи обемни части със свободна форма, калъпи, 3D-оформени фермови конструкции и широкоформатни хибридни части. - Многоосни машинни контролери:Иновативната технология за свързване на до 62 оси на движение в една среда вече прави възможна мултисинхронизацията на широка гама индустриални роботи, серво системи и задвижвания с променлива честота, използвани в адитивните, субтрактивните и хибридните процеси. Цяло семейство от устройства вече може да работи безпроблемно заедно под пълен контрол и наблюдение на PLC (Програмируем логически контролер) или IEC машинен контролер, като MP3300iec. Често програмирани с динамичен 61131 IEC софтуерен пакет, като MotionWorks IEC, професионални платформи като тази използват познати инструменти (т.е. RepRap G-кодове, функционална блокова диаграма, структуриран текст, стълбовидна диаграма и др.). За да се улесни лесното интегриране и да се оптимизира времето за работа на машината, са включени готови инструменти като компенсация за изравняване на леглото, контрол на напредването на налягането на екструдера, управление на много шпиндели и екструдер.
- Разширени потребителски интерфейси за производство:Изключително полезни за приложения в 3D печат, рязане на форми, машинни инструменти и роботика, разнообразните софтуерни пакети могат бързо да осигурят лесен за персонализиране графичен машинен интерфейс, осигуряващ път към по-голяма гъвкавост. Проектирани с креативност и оптимизация, интуитивните платформи, като Yaskawa Compass, позволяват на производителите да брандират и лесно да персонализират екрани. От включването на основните машинни атрибути до удовлетворяването на нуждите на клиента, изисква се малко програмиране — тъй като тези инструменти предоставят обширна библиотека от предварително изградени C# добавки или позволяват импортирането на персонализирани добавки.
ИЗДИГНЕТЕ СЕ НАГОРЕ
Докато единичните адитивни и субтрактивни процеси остават популярни, през следващите няколко години ще настъпи по-голямо преминаване към хибридния адитивен/субтрактивен метод. Очаква се да нарасне със сложен годишен темп на растеж (CAGR) от 14,8 процента до 2027 г.1, пазарът на машини за хибридно адитивно производство е готов да отговори на нарастващите изисквания на клиентите. За да се издигнат над конкуренцията, производителите трябва да претеглят плюсовете и минусите на хибридния метод за своите операции. Със способността да се произвеждат части според нуждите, до значително намаляване на въглеродния отпечатък, хибридният процес на добавяне/изваждане предлага някои привлекателни предимства. Независимо от това, модерните технологии за тези процеси не бива да се пренебрегват и трябва да се внедряват в цеховете, за да се улесни по-голямата производителност и качеството на продукта.
Време на публикуване: 13 август 2021 г
