Ang mga servo motor at robot ay nagbabago ng mga additive application.Matutunan ang pinakabagong mga tip at application kapag nagpapatupad ng robotic automation at advanced na motion control para sa additive at subtractive manufacturing, pati na rin kung ano ang susunod: isipin ang hybrid additive/subtractive na mga pamamaraan.
Isulong ang AUTOMATION
Ni Sarah Mellish at RoseMary Burns
Ang paggamit ng mga power conversion device, motion control technology, lubhang nababaluktot na mga robot at isang eclectic na halo ng iba pang advanced na teknolohiya ay nagtutulak ng mga salik para sa mabilis na paglaki ng mga bagong proseso ng fabricating sa buong industriyal na landscape.Ang pagbabago sa paraan ng paggawa ng mga prototype, bahagi at produkto, ang additive at subtractive na pagmamanupaktura ay dalawang pangunahing halimbawa na nagbigay ng kahusayan at pagtitipid sa gastos na hinahangad ng mga fabricator na manatiling mapagkumpitensya.
Tinutukoy bilang 3D printing, ang additive manufacturing (AM) ay isang hindi tradisyonal na pamamaraan na karaniwang gumagamit ng digital na data ng disenyo upang lumikha ng mga solidong three-dimensional na bagay sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga materyales na patong-patong mula sa ibaba pataas.Kadalasang gumagawa ng mga bahaging malapit sa net-shape (NNS) nang walang basura, ang paggamit ng AM para sa parehong basic at kumplikadong mga disenyo ng produkto ay patuloy na tumatagos sa mga industriya tulad ng automotive, aerospace, enerhiya, medikal, transportasyon at mga produktong consumer.Sa kabaligtaran, ang subtractive na proseso ay nangangailangan ng pag-alis ng mga seksyon mula sa isang bloke ng materyal sa pamamagitan ng mataas na precision cutting o machining upang lumikha ng isang 3D na produkto.
Sa kabila ng mga pangunahing pagkakaiba, ang mga additive at subtractive na proseso ay hindi palaging eksklusibo sa isa't isa — dahil magagamit ang mga ito upang purihin ang iba't ibang yugto ng pagbuo ng produkto.Ang isang maagang modelo ng konsepto o prototype ay madalas na nilikha ng additive na proseso.Kapag natapos na ang produktong iyon, maaaring kailanganin ang mas malalaking batch, na nagbubukas ng pinto sa subtractive na pagmamanupaktura.Kamakailan lamang, kung saan ang oras ay mahalaga, ang mga hybrid na additive/subtractive na pamamaraan ay inilalapat para sa mga bagay tulad ng pag-aayos ng mga nasira/nasira na bahagi o paggawa ng mga de-kalidad na bahagi na may mas kaunting oras ng lead.
AUTOMATE FORWARD
Upang matugunan ang mahigpit na pangangailangan ng customer, ang mga fabricator ay nagsasama ng isang hanay ng mga wire na materyales tulad ng hindi kinakalawang na asero, nickel, cobalt, chrome, titanium, aluminyo at iba pang hindi magkakatulad na mga metal sa kanilang bahagi na konstruksyon, na nagsisimula sa isang malambot ngunit malakas na substrate at tinatapos sa isang matigas, pagkasuot. -lumalaban bahagi.Sa bahagi, ipinakita nito ang pangangailangan para sa mga solusyon na may mataas na performance para sa higit na produktibidad at kalidad sa parehong additive at subtractive manufacturing environment, lalo na kung saan ang mga proseso tulad ng wire arc additive manufacturing (WAAM), WAAM-subtractive, laser cladding-subtractive o dekorasyon ay nababahala.Kabilang sa mga highlight ang:
- Advanced na Servo Technology:Upang mas mahusay na matugunan ang mga layunin ng time-to-market at mga detalye ng disenyo ng customer, kung saan ang dimensional na katumpakan at kalidad ng pagtatapos ay nababahala, ang mga end user ay bumaling sa mga advanced na 3D printer na may mga servo system (sa mga stepper motor) para sa pinakamainam na kontrol sa paggalaw.Ang mga benepisyo ng servo motors, gaya ng Yaskawa's Sigma-7, ay nagpapabago sa proseso ng additive, na tumutulong sa mga fabricator na malampasan ang mga karaniwang isyu sa pamamagitan ng mga kakayahan sa pagpapalakas ng printer:
- Pagpigil sa panginginig ng boses: Ipinagmamalaki ng mga malalakas na servo motor ang mga filter ng pagsugpo ng vibration, pati na rin ang mga anti-resonance at notch na mga filter, na nagbubunga ng sobrang makinis na paggalaw na maaaring alisin ang hindi kasiya-siyang mga stepped na linya na dulot ng stepper motor torque ripple.
- Pagpapahusay ng bilis: ang bilis ng pag-print na 350 mm/sec ay totoo na ngayon, higit pa sa pagdodoble ng average na bilis ng pag-print ng isang 3D printer gamit ang isang stepper motor.Katulad nito, ang bilis ng paglalakbay na hanggang 1,500 mm/sec ay maaaring makamit gamit ang rotary o hanggang 5 metro/sec gamit ang linear servo technology.Ang napakabilis na kakayahan sa acceleration na ibinigay sa pamamagitan ng mga servos na may mataas na pagganap ay nagbibigay-daan sa mga 3D print head na ilipat sa kanilang mga tamang posisyon nang mas mabilis.Ito ay napupunta sa isang mahabang paraan upang maibsan ang pangangailangan na pabagalin ang isang buong sistema upang maabot ang nais na kalidad ng pagtatapos.Sa dakong huli, ang pag-upgrade na ito sa motion control ay nangangahulugan din na ang mga end user ay makakagawa ng mas maraming bahagi kada oras nang hindi sinasakripisyo ang kalidad.
- Awtomatikong pag-tune: ang mga servo system ay maaaring independiyenteng magsagawa ng kanilang sariling pasadyang pag-tune, na ginagawang posible na umangkop sa mga pagbabago sa mga mekanika ng isang printer o mga pagkakaiba-iba sa isang proseso ng pag-print.Ang mga 3D stepper motor ay hindi gumagamit ng feedback sa posisyon, na ginagawang halos imposibleng mabayaran ang mga pagbabago sa mga proseso o pagkakaiba sa mekanika.
- Feedback ng encoder: ang matatag na servo system na nag-aalok ng ganap na feedback ng encoder ay kailangan lang magsagawa ng homing routine nang isang beses, na nagreresulta sa mas malaking uptime at matitipid sa gastos.Ang mga 3D printer na gumagamit ng stepper motor na teknolohiya ay kulang sa feature na ito at kailangang mailagay sa bahay tuwing sila ay pinapagana.
- Feedback sensing: ang isang extruder ng isang 3D printer ay kadalasang maaaring maging isang bottleneck sa proseso ng pag-print, at ang isang stepper motor ay walang kakayahang feedback sensing na makakita ng isang extruder jam — isang kakulangan na maaaring humantong sa pagkasira ng isang buong trabaho sa pag-print.Sa pag-iisip na ito, ang mga servo system ay maaaring makakita ng mga extruder backup at maiwasan ang filament stripping.Ang susi sa mahusay na pagganap sa pag-print ay ang pagkakaroon ng closed-loop system na nakasentro sa isang high-resolution na optical encoder.Ang mga servo motor na may 24-bit absolute high-resolution na encoder ay makakapagbigay ng 16,777,216 bits ng closed-loop na feedback resolution para sa higit na katumpakan ng axis at extruder, pati na rin ang pag-synchronize at proteksyon ng jam.
- Mga Robot na Mataas ang Pagganap:Kung paanong ang matatag na servo motor ay nagbabago ng mga additive application, gayundin ang mga robot.Ang kanilang mahusay na pagganap sa landas, matibay na mekanikal na istraktura at mataas na proteksyon sa alikabok (IP) na mga rating — na sinamahan ng advanced na anti-vibration control at multi-axis na kakayahan — ay gumagawa ng napaka-flexible na six-axis na mga robot na isang perpektong opsyon para sa mga hinihinging proseso na pumapalibot sa paggamit ng 3D mga printer, pati na rin ang mga pangunahing aksyon para sa subtractive manufacturing at hybrid additive/subtractive na pamamaraan.
Ang robotic automation na komplimentaryo sa mga 3D printing machine ay malawakang nangangailangan ng pangangasiwa ng mga naka-print na bahagi sa mga multi-machine installation.Mula sa pag-alis ng mga indibidwal na bahagi mula sa print machine, hanggang sa paghihiwalay ng mga bahagi pagkatapos ng multi-part cycle ng pag-print, ang mga napaka-flexible at mahusay na mga robot ay nag-o-optimize ng mga operasyon para sa mas malaking throughput at productivity gains.
Sa tradisyunal na 3D printing, nakakatulong ang mga robot sa pamamahala ng pulbos, pag-refill ng pulbos ng printer kapag kinakailangan at pag-alis ng pulbos mula sa mga natapos na bahagi.Katulad nito, ang iba pang bahagi ng pagtatapos ng mga gawain na sikat sa paggawa ng metal tulad ng paggiling, pag-polish, pag-deburring o pagputol ay madaling makamit.Ang inspeksyon sa kalidad, gayundin ang mga pangangailangan sa packaging at logistik ay tinutugunan din nang direkta gamit ang robotic na teknolohiya, na nagpapalaya sa mga fabricator na ituon ang kanilang oras sa mas mataas na value-added na trabaho, tulad ng custom na fabrication.
Para sa mas malalaking workpiece, ang mga pang-industriyang robot na matagal nang naaabot ay ginagamit upang direktang ilipat ang isang 3D printer extrusion head.Ito, kasabay ng mga peripheral na tool tulad ng mga umiikot na base, positioner, linear track, gantries at higit pa, ay nagbibigay ng workspace na kinakailangan upang lumikha ng mga spatial na free-form na istruktura.Bukod sa classical rapid prototyping, ginagamit ang mga robot para sa paggawa ng malalaking volume na free-form na bahagi, mold form, 3D-shaped truss constructions at malalaking format na hybrid na bahagi. - Mga Multi-axis Machine Controller:Ang makabagong teknolohiya para sa pagkonekta ng hanggang 62 axes ng paggalaw sa isang kapaligiran ay ginagawa na ngayon ang multi-synchronization ng isang malawak na hanay ng mga pang-industriyang robot, servo system at variable frequency drive na ginagamit sa additive, subtractive at hybrid na mga proseso na posible.Ang isang buong pamilya ng mga device ay maaari na ngayong gumana nang walang putol na magkasama sa ilalim ng kumpletong kontrol at pagsubaybay ng isang PLC (Programmable Logic Controller) o IEC machine controller, gaya ng MP3300iec.Kadalasang nakaprograma gamit ang isang dynamic na 61131 IEC software package, tulad ng MotionWorks IEC, ang mga propesyonal na platform tulad nito ay gumagamit ng mga pamilyar na tool (ibig sabihin, RepRap G-codes, Function Block Diagram, Structured Text, Ladder Diagram, atbp.).Para mapadali ang madaling pagsasama at i-optimize ang machine uptime, ang mga handa na tool tulad ng bed leveling compensation, extruder pressure advance control, multiple spindle at extruder control ay kasama.
- Mga Advanced na Interface ng Gumagamit sa Paggawa:Lubos na kapaki-pakinabang sa mga application sa 3D printing, paggupit ng hugis, machine tool at robotics, ang magkakaibang software package ay mabilis na makakapaghatid ng madaling i-customize na graphical na interface ng makina, na nagbibigay ng landas sa higit na versatility.Dinisenyo nang nasa isip ang pagkamalikhain at pag-optimize, ang mga intuitive na platform, tulad ng Yaskawa Compass, ay nagbibigay-daan sa mga manufacturer na mag-brand at madaling mag-customize ng mga screen.Mula sa pagsasama ng mga pangunahing katangian ng makina hanggang sa pag-accommodate sa mga pangangailangan ng customer, kaunting programming ang kailangan — dahil ang mga tool na ito ay nagbibigay ng malawak na library ng mga prebuilt na C# na plug-in o pinapagana ang pag-import ng mga custom na plug-in.
TUMAAS SA ITAAS
Habang ang nag-iisang additive at subtractive na proseso ay nananatiling popular, ang isang mas malaking pagbabago patungo sa hybrid additive/subtractive method ay magaganap sa susunod na ilang taon.Inaasahang lalago sa isang compound annual growth rate (CAGR) na 14.8 porsiyento sa 20271, ang merkado ng hybrid na additive manufacturing machine ay nakahanda upang matugunan ang pagtaas ng mga pangangailangan ng customer.Upang umangat sa kumpetisyon, dapat timbangin ng mga tagagawa ang mga kalamangan at kahinaan ng hybrid na pamamaraan para sa kanilang mga operasyon.Sa kakayahang gumawa ng mga bahagi kung kinakailangan, sa isang malaking pagbawas sa carbon footprint, ang hybrid na additive/subtractive na proseso ay nag-aalok ng ilang mga kaakit-akit na benepisyo.Anuman, ang mga advanced na teknolohiya para sa mga prosesong ito ay hindi dapat palampasin at dapat na ipatupad sa mga palapag ng tindahan upang mapadali ang higit na produktibo at kalidad ng produkto.
Oras ng post: Aug-13-2021
