Servo motori un roboti pārveido piedevu lietojumus. Uzziniet jaunākos padomus un lietojumus, ieviešot robotizētu automatizāciju un uzlabotu kustību vadību aditīvai un atņemošai ražošanai, kā arī turpmāko: padomājiet par hibrīdajām piedevām/atņemšanas metodēm.
AUTOMATIZĀCIJAS UZLABOŠANA
Autores Sāra Meliša un Rouzija Bērnsa
Jaudas pārveidošanas ierīču, kustības kontroles tehnoloģiju, ārkārtīgi elastīgu robotu un citu progresīvu tehnoloģiju eklektiska kombinācija ir virzītājspēks jaunu ražošanas procesu straujai izaugsmei visā industriālajā vidē. Veicot apvērsumu prototipu, detaļu un izstrādājumu izgatavošanas veidā, aditīvā un atņemošā ražošana ir divi galvenie piemēri, kas ir nodrošinājuši efektivitāti un izmaksu ietaupījumus, kas ražotājiem cenšas saglabāt konkurētspēju.
Apzīmēta kā 3D drukāšana, aditīvā ražošana (AM) ir netradicionāla metode, kas parasti izmanto digitālā dizaina datus, lai izveidotu cietus trīsdimensiju objektus, sakausējot materiālus slāni pa slānim no apakšas uz augšu. Bieži vien izgatavojot gandrīz tīkla formas (NNS) detaļas bez atkritumiem, AM izmantošana gan pamata, gan sarežģītu produktu dizainā turpina izplatīties tādās nozarēs kā automobiļu rūpniecība, aviācija, enerģētika, medicīna, transports un patēriņa preces. Gluži pretēji, atņemšanas process ir saistīts ar sekciju noņemšanu no materiāla bloka ar augstas precizitātes griešanu vai apstrādi, lai izveidotu 3D produktu.
Neskatoties uz galvenajām atšķirībām, aditīvie un atņemšanas procesi ne vienmēr ir viens otru izslēdzoši, jo tos var izmantot, lai papildinātu dažādus produkta izstrādes posmus. Agrīns koncepcijas modelis vai prototips bieži tiek izveidots, izmantojot piedevu procesu. Kad produkts ir pabeigts, var būt nepieciešamas lielākas partijas, kas paver durvis atņemtajai ražošanai. Pavisam nesen, kad laiks ir būtisks, hibrīdās piedevas/atņemšanas metodes tiek izmantotas tādām lietām kā bojātu/nolietotu daļu remonts vai kvalitatīvu detaļu izveide ar mazāku izpildes laiku.
AUTOMATIZĒT UZ PRIEKŠU
Lai apmierinātu stingras klientu prasības, ražotāji savās daļās integrē virkni stiepļu materiālu, piemēram, nerūsējošais tērauds, niķelis, kobalts, hroms, titāns, alumīnijs un citi atšķirīgi metāli, sākot ar mīkstu, bet izturīgu pamatni un beidzot ar cietu, nodilumu. - izturīga sastāvdaļa. Daļēji tas ir atklājis vajadzību pēc augstas veiktspējas risinājumiem, lai palielinātu produktivitāti un kvalitāti gan aditīvās, gan atņemtās ražošanas vidēs, jo īpaši attiecībā uz tādiem procesiem kā stieples loka piedevu ražošana (WAAM), WAAM atņemšana, lāzera pārklājuma atņemšana vai dekorēšana. Svarīgākie ir:
- Uzlabota servo tehnoloģija:Lai labāk sasniegtu mērķus, kas sasniegti tirgū, un klientu dizaina specifikācijas, kas attiecas uz izmēru precizitāti un apdares kvalitāti, galalietotāji optimālai kustības kontrolei pievēršas uzlabotiem 3D printeriem ar servo sistēmām (pakāpju motoriem). Servo motoru, piemēram, Yaskawa Sigma-7, priekšrocības apgriež piedevu procesu par galvu, palīdzot ražotājiem pārvarēt izplatītas problēmas, izmantojot printera pastiprināšanas iespējas:
- Vibrāciju slāpēšana: izturīgie servomotori var lepoties ar vibrācijas slāpēšanas filtriem, kā arī pretrezonanses un iecirtuma filtriem, nodrošinot ārkārtīgi vienmērīgu kustību, kas var novērst vizuāli nepatīkamās pakāpeniskās līnijas, ko izraisa pakāpju motora griezes momenta viļņošanās.
- Ātruma palielināšana: drukas ātrums 350 mm/s tagad ir realitāte, kas vairāk nekā divas reizes pārsniedz vidējo drukas ātrumu 3D printerim, izmantojot soļu motoru. Līdzīgi, pārvietošanās ātrumu līdz 1500 mm/s var sasniegt, izmantojot rotējošu vai līdz 5 metriem/s, izmantojot lineāro servo tehnoloģiju. Īpaši ātra paātrinājuma iespēja, ko nodrošina augstas veiktspējas servo, ļauj 3D drukas galviņas ātrāk pārvietot pareizajās pozīcijās. Tas ievērojami atvieglo nepieciešamību palēnināt visas sistēmas darbību, lai sasniegtu vēlamo apdares kvalitāti. Pēc tam šis kustību kontroles jauninājums arī nozīmē, ka galalietotāji var izgatavot vairāk detaļu stundā, nezaudējot kvalitāti.
- Automātiskā regulēšana: servosistēmas var patstāvīgi veikt savu pielāgoto regulēšanu, kas ļauj pielāgoties printera mehānikas izmaiņām vai drukāšanas procesa novirzēm. 3D pakāpju motori neizmanto pozīcijas atgriezenisko saiti, tāpēc ir gandrīz neiespējami kompensēt procesu izmaiņas vai mehānikas neatbilstības.
- Kodētāja atgriezeniskā saite: izturīgām servo sistēmām, kas piedāvā absolūtu kodētāja atgriezenisko saiti, tikai vienu reizi ir jāveic iestatīšanas rutīna, tādējādi nodrošinot lielāku darbības laiku un izmaksu ietaupījumu. 3D printeriem, kuros tiek izmantota pakāpju motora tehnoloģija, šīs funkcijas trūkst, un tie ir jāievieto mājās katru reizi, kad tie tiek ieslēgti.
- Atsauksmju noteikšana: 3D printera ekstrūderis bieži var būt traucēklis drukāšanas procesā, un pakāpju motoram nav atgriezeniskās saites noteikšanas spējas, lai noteiktu ekstrūdera iestrēgumu — trūkums, kas var novest pie visa drukas darba sagraušanas. Paturot to prātā, servo sistēmas var noteikt ekstrūdera dublējumus un novērst kvēldiega noņemšanu. Izcilas drukāšanas veiktspējas atslēga ir slēgta cikla sistēma, kuras centrā ir augstas izšķirtspējas optiskais kodētājs. Servo motori ar 24 bitu absolūtās augstas izšķirtspējas kodētāju var nodrošināt 16 777 216 bitu slēgtā cikla atgriezeniskās saites izšķirtspēju, lai nodrošinātu lielāku ass un ekstrūdera precizitāti, kā arī sinhronizāciju un aizsardzību pret iestrēgšanu.
- Augstas veiktspējas roboti:Tāpat kā izturīgi servomotori pārveido piedevu lietojumus, arī roboti. To lieliskā veiktspēja, stingrā mehāniskā struktūra un augstie putekļu aizsardzības (IP) reitingi apvienojumā ar uzlabotu pretvibrācijas kontroli un vairāku asu iespēju padara ļoti elastīgus sešu asu robotus par ideālu risinājumu prasīgajiem procesiem, kas saistīti ar 3D izmantošanu. printeri, kā arī galvenās darbības atņemšanas ražošanai un hibrīdās piedevas/atņemšanas metodēm.
Robotiskā automatizācija, kas ir bezmaksas 3D drukas iekārtām, plaši ietver drukāto daļu apstrādi vairāku iekārtu instalācijās. No atsevišķu daļu izkraušanas no drukas iekārtas līdz detaļu atdalīšanai pēc vairāku daļu drukas cikla, ļoti elastīgi un efektīvi roboti optimizē darbības, lai palielinātu caurlaidspēju un produktivitātes pieaugumu.
Izmantojot tradicionālo 3D drukāšanu, roboti palīdz pulvera pārvaldībā, vajadzības gadījumā uzpildīt printera pulveri un noņemt pulveri no gatavajām daļām. Tāpat ir viegli veikt citus detaļu apdares darbus, kas ir populāri metāla ražošanā, piemēram, slīpēšana, pulēšana, atstarpju noņemšana vai griešana. Kvalitātes pārbaudes, kā arī iepakošanas un loģistikas vajadzības tiek apmierinātas arī ar robotu tehnoloģiju palīdzību, ļaujot ražotājiem koncentrēties uz darbu ar augstāku pievienoto vērtību, piemēram, izgatavošanu pēc pasūtījuma.
Lielākiem apstrādājamiem priekšmetiem tiek izmantoti tālie industriālie roboti, lai tiešā veidā pārvietotu 3D printera ekstrūzijas galviņu. Tas kopā ar perifērijas rīkiem, piemēram, rotējošām pamatnēm, pozicionieriem, lineāriem sliežu ceļiem, portālceltnēm un citiem, nodrošina darbvietu, kas nepieciešama, lai izveidotu telpiskas brīvas formas struktūras. Bez klasiskās ātrās prototipēšanas, roboti tiek izmantoti liela apjoma brīvas formas detaļu, veidņu, 3D formas kopņu konstrukciju un lielformāta hibrīda detaļu izgatavošanai. - Daudzasu mašīnu kontrolieri:Novatoriskā tehnoloģija līdz 62 kustības asīm savienošanai vienā vidē tagad padara iespējamu daudzu sinhronizāciju plašam industriālo robotu, servo sistēmu un mainīgas frekvences piedziņas klāstam, ko izmanto aditīvajos, atņemšanas un hibrīdos procesos. Visa ierīču saime tagad var nevainojami strādāt kopā, pilnībā kontrolējot un uzraugot PLC (Programmable Logic Controller) vai IEC iekārtu kontrolleri, piemēram, MP3300iec. Bieži ieprogrammētas ar dinamisku 61131 IEC programmatūras pakotni, piemēram, MotionWorks IEC, un tādās profesionālajās platformās kā šī tiek izmantoti pazīstami rīki (piemēram, RepRap G-kodi, funkciju bloka diagramma, strukturēts teksts, kāpņu diagramma utt.). Lai atvieglotu vieglu integrāciju un optimizētu iekārtas darbspējas laiku, ir iekļauti gatavi instrumenti, piemēram, gultnes izlīdzināšanas kompensācija, ekstrūdera spiediena paaugstināšanas vadība, vairāku vārpstu un ekstrūdera vadība.
- Uzlabotas ražošanas lietotāja saskarnes:Ļoti izdevīgas 3D drukāšanas, formas griešanas, darbgaldu un robotikas lietojumprogrammām, dažādas programmatūras pakotnes var ātri nodrošināt viegli pielāgojamu grafisko mašīnas saskarni, nodrošinot ceļu uz lielāku daudzpusību. Intuitīvās platformas, piemēram, Yaskawa Compass, ir izstrādātas, domājot par radošumu un optimizāciju, ļauj ražotājiem veidot zīmolus un viegli pielāgot ekrānus. Sākot ar galveno iekārtu atribūtu iekļaušanu un beidzot ar klientu vajadzību apmierināšanu, ir nepieciešama neliela programmēšana, jo šie rīki nodrošina plašu iepriekš izveidoto C# spraudņu bibliotēku vai ļauj importēt pielāgotus spraudņus.
PĀCELIES AUGŠĀK
Lai gan vienas piedevas un atņemšanas procesi joprojām ir populāri, tuvāko gadu laikā notiks lielāka pāreja uz hibrīda piedevas/atņemšanas metodi. Paredzams, ka līdz 2027. gadam pieaugs ar salikto gada pieauguma tempu (CAGR) 14,8% apmērā1, hibrīda piedevu ražošanas mašīnu tirgus ir gatavs apmierināt pieaugošo klientu pieprasījumu pieaugumu. Lai paceltos pāri konkurencei, ražotājiem ir jāizvērtē hibrīdmetodes plusi un mīnusi savām darbībām. Hibrīda piedevu/atņemšanas process piedāvā dažas pievilcīgas priekšrocības, pateicoties iespējai ražot detaļas pēc vajadzības, lai būtiski samazinātu oglekļa pēdas nospiedumu. Neatkarīgi no tā, šo procesu progresīvās tehnoloģijas nedrīkst aizmirst, un tās ir jāievieš veikalu stāvos, lai veicinātu lielāku produktivitāti un produktu kvalitāti.
Publicēšanas laiks: 13. augusts 2021
