Servomotoren und Roboter transformieren additive Anwendungen. Erfahren Sie die neuesten Tipps und Anwendungen bei der Implementierung von Roboterautomatisierung und fortschrittlicher Bewegungssteuerung für additive und subtraktive Fertigung sowie was als nächstes kommt: Denken Sie an Hybrid -Additiv-/Subtraktive -Methoden.
Automatisierung vorantreiben
Von Sarah Mellish und Rosemary Burns
Die Einführung von Stromumrechnungsgeräten, Bewegungssteuerungstechnologie, äußerst flexible Roboter und eine vielseitige Mischung aus anderen fortschrittlichen Technologien sind treibende Faktoren für das schnelle Wachstum neuer Herstellungsprozesse in der gesamten Industrielandschaft. Revolutionieren Sie die Art und Weise, wie Prototypen, Teile und Produkte hergestellt werden, additive und subtraktive Fertigung zwei Hauptbeispiele, die die Effizienz- und Kosteneinsparungshersteller bereitgestellt haben, um wettbewerbsfähig zu bleiben.
Additive Manufacturing (AM) wird als 3D-Druck bezeichnet und ist eine nicht-traditionelle Methode, die normalerweise digitale Designdaten verwendet, um solide dreidimensionale Objekte zu erstellen, indem Materialien für Schicht von unten nach oben verschmelzen. Die Verwendung von AM für grundlegende und komplexe Produktdesigns, die sowohl für grundlegende als auch für komplexe Produktkonstruktionen ohne Abfall (NNS) -Teile (NNN-Form) trifft, durchdringt weiterhin Branchen wie Automobile, Luft- und Raumfahrt, Energie, Medizin, Transport und Konsumgüter. Im Gegenteil, das subtraktive Prozess beinhaltet das Entfernen von Abschnitten aus einem Materialblock durch hohe Präzisionsabschnitte oder -bearbeitung, um ein 3D -Produkt zu erstellen.
Trotz wichtiger Unterschiede schließen sich die additiven und subtraktiven Prozesse nicht immer gegenseitig aus - da sie verwendet werden können, um verschiedene Stufen der Produktentwicklung zu ergänzen. Ein frühes Konzeptmodell oder ein frühes Prototyp wird häufig durch den additiven Prozess erstellt. Sobald dieses Produkt abgeschlossen ist, können größere Chargen erforderlich sein, wodurch die Tür zur subtraktiven Herstellung geöffnet wird. In jüngerer Zeit, wo die Zeit von entscheidender Bedeutung ist, werden hybride additive/subtraktive Methoden für Dinge wie die Reparatur beschädigter/abgenutzter Teile oder zur Erstellung von Qualitätsteilen mit weniger Vorlaufzeit angewendet.
Vorwärts automatisieren
Um den strengen Kundenanforderungen gerecht zu werden, integrieren die Hersteller eine Reihe von Drahtmaterialien wie Edelstahl, Nickel, Kobalt, Chrom, Titan, Aluminium und andere unterschiedliche Metalle in ihrer Teilkonstruktion, beginnend mit einem weichen, aber starken Substrat und mit einem harten Verschleiß, der harte Verschleiß ist -Resistente Komponente. Zum Teil hat dies die Notwendigkeit von Hochleistungslösungen für eine größere Produktivität und Qualität sowohl in additiven als auch in subtraktiven Fertigungsumgebungen ergeben, insbesondere in Prozessen wie Draht-Bogen-Additive Manufacturing (WAAM), WAAM-Subtraktiv, Laser-Subtraktiv oder Dekoration. Zu den Highlights gehören:
- Fortgeschrittene Servo -Technologie:Um die Ziele und Kundenentwurfsspezifikationen besser zu erreichen, wobei die dimensionale Präzision und die Finish-Qualität betroffen sind, wenden sich Endbenutzer an fortschrittliche 3D-Drucker mit Servosystemen (über Stepper-Motoren), um eine optimale Bewegungssteuerung zu erhalten. Die Vorteile von Servomotoren wie Sigma-7 von Yaskawa drehen den Additivprozess auf den Kopf und helfen den Herstellungsfabrikern, gemeinsame Probleme durch Druckerfunktionen zu überwinden:
- Vibrationsunterdrückung: Robuste Servomotoren bieten Vibrationsunterdrückungsfilter sowie Anti-Resonanz- und Notch-Filter, was eine extrem glatte Bewegung erzeugt, die die visuell unangenehmen Stepped-Linien beseitigen kann, die durch Stepper-Motor-Drehmomentwelligkeit verursacht werden.
- Geschwindigkeitsverbesserung: Eine Druckgeschwindigkeit von 350 mm/s ist heute Realität, was die durchschnittliche Druckgeschwindigkeit eines 3D -Druckers mit einem Schrittmotor mehr als verdoppelt. In ähnlicher Weise kann eine Reisegeschwindigkeit von bis zu 1.500 mm/s mithilfe von Rotary oder bis zu 5 Metern/s unter Verwendung der linearen Servo -Technologie erreicht werden. Mit der extrem schnellen Beschleunigungsfähigkeit, die durch Hochleistungs-Servos bereitgestellt wird, können 3D-Druckköpfe schneller in ihre richtigen Positionen verschoben werden. Dies ist ein langer Weg, um die Notwendigkeit zu lindern, ein ganzes System zu verlangsamen, um die gewünschte Finish -Qualität zu erreichen. Anschließend bedeutet dieses Upgrade in Motion Control auch, dass Endbenutzer mehr Teile pro Stunde herstellen können, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.
- Automatische Abstimmung: Servosysteme können unabhängig eine eigene benutzerdefinierte Abstimmung durchführen, wodurch sich die Änderungen der Mechanik eines Druckers oder Varianzen in einem Druckprozess anpassen kann. 3D -Steppermotoren nutzen das Positions -Feedback nicht, was es nahezu unmöglich macht, Änderungen in Prozessen oder Diskrepanzen in der Mechanik zu kompensieren.
- Encoder -Feedback: Robuste Servosysteme, die absolutes Encoder -Feedback bieten, müssen nur einmal eine Homing -Routine durchführen, was zu größeren Betriebs- und Kosteneinsparungen führt. 3D -Drucker, die die Stepper Motor Technology verwenden, fehlt diese Funktion und müssen jedes Mal, wenn sie betrieben werden, eingeboren werden.
- Feedback -Erfindung: Ein Extruder eines 3D -Druckers kann häufig ein Engpass im Druckprozess sein, und ein Stepper -Motor verfügt nicht über die Fähigkeit zur Feedback -Erfassungsfähigkeit, einen Extrudermarmelade zu erkennen - ein Defizit, das zur Ruine eines gesamten Druckauftrags führen kann. In diesem Sinne können Servosysteme Extruder -Backups erkennen und das Stripping von Filament verhindern. Der Schlüssel zur überlegenen Druckleistung ist ein geschlossenes System mit geschlossenem Kreislauf um einen hochauflösenden optischen Encoder. Servomotoren mit einem 24-Bit-Absolut-hochauflösenden Encoder können 16.777.216 Bit mit geschlossener Feedback-Feedback-Auflösung für die Genauigkeit größerer Achse und Extruder sowie Synchronisation und Stauschutz liefern.
- Hochleistungsroboter:So wie robuste Servomotoren additive Anwendungen verwandeln, sind auch Roboter. Ihre hervorragende Pfadleistung, starre mechanische Struktur und Hochstaubschutzbewertungen (IP)-kombiniert mit fortschrittlichen Anti-Vibrations-Kontrolle und Mehrachse-Fähigkeit-machen hoch flexible Roboter mit sechs Achsen zu einer idealen Option für die anspruchsvollen Prozesse, die die Nutzung von 3D umgeben Drucker sowie wichtige Aktionen für die subtraktiven Herstellungs- und Hybrid -additiven/subtraktiven Methoden.
Roboter-Automatisierung kostenlos zu 3D-Druckmaschinen beinhaltet weit verbreitete Umstellung von gedruckten Teilen in Multi-Maschinen-Installationen. Vom Entladen einzelner Teile von der Druckmaschine über die Trennung von Teilen nach einem mehrteiligen Druckzyklus optimieren hoch flexible und effiziente Roboter den Vorgang für einen größeren Durchsatz- und Produktivitätsgewinne.
Mit herkömmlichem 3D -Druck sind Roboter bei Bedarf bei der Pulverbehandlung, dem Nachfüllen von Druckerpulver und dem Entfernen von Pulver aus fertigen Teilen hilfreich. In ähnlicher Weise können andere Teile, die bei der Metallherstellung wie Schleifen, Polieren, Abgraben oder Schneiden beliebt sind, leicht erreicht werden. Qualitätsprüfung sowie Verpackungs- und Logistikanforderungen werden ebenfalls mit Robotertechnologie erfüllt und die Hersteller befreit, um ihre Zeit auf höhere Werte wie benutzerdefinierte Herstellung zu konzentrieren.
Für größere Werkstücke werden langreiche Industrie-Roboter in Werkzeuge eingesetzt, um einen 3D-Drucker-Extrusionskopf direkt zu bewegen. Dies in Verbindung mit peripheren Werkzeugen wie rotierenden Basen, Positionierern, linearen Spuren, Ganzrie und vielem mehr liefert der Arbeitsbereich, der für die Erstellung räumlicher Freiform-Strukturen erforderlich ist. Abgesehen von klassischem Schnellprototyping werden Roboter zur Herstellung von Freiformteilen mit großer Volumen, Schimmelpilzformen, 3D-förmigen Fachwerkkonstruktionen und großen Formathybridteilen verwendet. - Multi-Achsen-Maschinencontroller:Innovative Technologie zur Verbindung von bis zu 62 Bewegungsachsen in einer einzelnen Umgebung führt nun eine Multisynchronisierung einer breiten Palette von Industrie-Robotern, Servosystemen und variablen Frequenzantrieben durch, die in den möglichen additiven, subtraktiven und hybriden Prozessen verwendet werden. Eine ganze Familie von Geräten kann jetzt unter der vollständigen Kontrolle und Überwachung eines SPS (programmierbarer Logik -Controller) oder IEC -Maschinencontroller wie dem MP3300IEC nahtlos zusammenarbeiten. Oft programmiert mit einem dynamischen 61131-IEC-Softwarepaket wie MotionWorks IEC. Professionelle Plattformen wie diese verwenden vertraute Tools (dh G-Codes, Funktionsblockdiagramm, strukturiertes Text, Leiterdiagramm usw.). Um eine einfache Integration zu ermöglichen und die Maschinenaufteilung zu optimieren, sind fertige Werkzeuge wie die Ausgleichsausgleich, Extruder-Druckvoraussetzung, Mehrfachspindel und Extrudersteuerung enthalten.
- Erweiterte Fertigung Benutzeroberflächen:Diverse Software-Pakete für Anwendungen im 3D-Druck, Formschneiden, Werkzeugmaschine und Robotik können schnell eine einfach zu kämpfende grafische Maschinenschnittstelle liefern, die einen Weg zu einer größeren Vielseitigkeit bieten. Intusive Plattformen wie Yaskawa Compass entwickelt mit Kreativität und Optimierung, ermöglichen es den Herstellern, die Bildschirme einfach anzupassen. Von der Einbeziehung von Kernmaschinenattributen bis hin zur Erfüllung der Kundenanforderungen ist nur wenige Programmierungen erforderlich-da diese Tools eine umfangreiche Bibliothek mit vorgebauten C# -Plug-Ins bieten oder den Importieren von benutzerdefinierten Plug-Ins aktivieren.
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Während die einzelnen additiven und subtraktiven Prozesse immer beliebter bleiben, tritt in den nächsten Jahren eine größere Verschiebung in Richtung der hybriden additiven/subtraktiven Methode auf. Voraussichtlich mit einer zusammengesetzten jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 14,8 Prozent bis 2027 wachsen1Der Markt für hybride additive Fertigungsmaschinen ist bereit, den Aufschwung der sich entwickelnden Kundenanforderungen gerecht zu werden. Um über den Wettbewerb zu steigen, sollten die Hersteller die Vor- und Nachteile der Hybridmethode für ihren Betrieb abwägen. Mit der Fähigkeit, Teile nach Bedarf zu produzieren, bietet der hybride additive/subtraktive Verfahren eine erhebliche Verringerung des CO2 -Fußabdrucks. Unabhängig davon sollten die fortschrittlichen Technologien für diese Prozesse nicht übersehen und auf den Ladenböden implementiert werden, um eine größere Produktivität und Produktqualität zu ermöglichen.
Postzeit: Aug-13-2021
