I servi motori e i robot stanno trasformando applicazioni additive. Scopri gli ultimi suggerimenti e applicazioni quando si implementa l'automazione robotica e il controllo avanzato del movimento per la produzione additiva e sottrattiva, nonché ciò che è il prossimo: pensa ai metodi additivi/sottrattivi ibridi.
Avanzamento dell'automazione
Di Sarah Mellish e Rosemary Burns
L'adozione di dispositivi di conversione del potere, tecnologia di controllo del movimento, robot estremamente flessibili e un mix eclettico di altre tecnologie avanzate sono fattori trainanti per la rapida crescita di nuovi processi di fabbricazione in tutto il panorama industriale. Rivoluzionando il modo in cui vengono realizzati prototipi, parti e prodotti, la produzione additiva e sottrattiva sono due esempi primi che hanno fornito l'efficienza e i costi che i fabbricati cercano di rimanere competitivi.
Chiamata stampa 3D, Additive Manufacturing (AM) è un metodo non tradizionale che di solito utilizza i dati di progettazione digitale per creare oggetti tridimensionali solidi fondendo il livello di materiali per livello dal basso verso l'alto. Spesso facendo parti di NNS (NNS) senza rifiuti, l'uso di AM per i progetti di prodotti sia di base che complessi continua a permeare industrie come prodotti automobilistici, aerospaziali, energetici, medici, di trasporto e di consumo. Al contrario, il processo sottrattivo comporta la rimozione di sezioni da un blocco di materiale mediante taglio o lavorazione ad alta precisione per creare un prodotto 3D.
Nonostante le differenze chiave, i processi additivi e sottrattivi non si escludono sempre a vicenda, poiché possono essere utilizzati per completare varie fasi dello sviluppo del prodotto. Un modello o un prototipo iniziale viene spesso creato dal processo additivo. Una volta finalizzato il prodotto, potrebbero essere necessari batch più grandi, aprendo la porta alla produzione sottrattiva. Più recentemente, in cui il tempo è essenziale, vengono applicati metodi ibridi additivi/sottrattivi per cose come la riparazione di parti danneggiate/usurate o la creazione di parti di qualità con meno tempo di consegna.
Automatizzare in avanti
Per soddisfare rigorose esigenze dei clienti, i fabbricanti stanno integrando una vasta gamma di materiali a filo come acciaio inossidabile, nichel, cobalto, cromo, titanio, alluminio e altri metalli diversi nella loro costruzione, iniziando con un substrato morbido ma forte con un duro, usura -A componente resistente. In parte, ciò ha rivelato la necessità di soluzioni ad alte prestazioni per una maggiore produttività e qualità in ambienti di produzione sia additivi che sottrattivi, in particolare per quanto riguarda i processi come la produzione additiva per arco di filo (WAAM), WAAM-Sub-trattivi, susstracenti o decorazioni laser. I punti salienti includono:
- Tecnologia Servo Advanced:Per affrontare meglio gli obiettivi temporali e le specifiche di progettazione dei clienti, per quanto riguarda la precisione dimensionale e la qualità della finitura, gli utenti finali si stanno rivolgendo a stampanti 3D avanzate con sistemi servi (oltre motori a passo passo) per un controllo ottimale del movimento. I vantaggi dei servi motori, come Sigma-7 di Yaskawa, trasformano il processo additivo in testa, aiutando i fabbricanti a superare i problemi comuni tramite capacità di potenziamento della stampante:
- Soppressione delle vibrazioni: i servi motori robusti vantano filtri di soppressione delle vibrazioni, nonché filtri anti-resonanza e tacca, producendo un movimento estremamente regolare che può eliminare le linee a gradini visivamente sgranate causate da increspatura della coppia del motore con un pizzico.
- Miglioramento della velocità: una velocità di stampa di 350 mm/sec è ora una realtà, più che raddoppiando la velocità di stampa media di una stampante 3D utilizzando un motore passo -passo. Allo stesso modo, una velocità di viaggio fino a 1.500 mm/sec può essere raggiunta utilizzando il rotante o fino a 5 metri/sec utilizzando la tecnologia servo lineare. La capacità di accelerazione estremamente rapida fornita tramite servos ad alte prestazioni consente di spostarsi più rapidamente le teste di stampa 3D nelle loro posizioni adeguate. Questo fa molto per alleviare la necessità di rallentare un intero sistema per raggiungere la qualità della finitura desiderata. Successivamente, questo aggiornamento nel controllo del movimento significa anche che gli utenti finali possono fabbricare più parti all'ora senza sacrificare la qualità.
- Tuning automatico: i sistemi servi possono eseguire indipendentemente la propria messa a punto personalizzate, il che consente di adattarsi ai cambiamenti nella meccanica di una stampante o variazioni in un processo di stampa. I motori Stepper 3D non utilizzano il feedback della posizione, rendendo quasi impossibile compensare le modifiche nei processi o le discrepanze nella meccanica.
- Feedback dell'encoder: sistemi servi robusti che offrono un feedback dell'encoder assoluto deve solo eseguire una routine di homing una volta, con conseguente maggiore tempo di attività e risparmi sui costi. Le stampanti 3D che utilizzano la tecnologia dei motori Stepper mancano di questa funzione e devono essere colpite ogni volta che sono alimentate.
- Il rilevamento del feedback: un estrusore di una stampante 3D può spesso essere un collo di bottiglia nel processo di stampa e un motore passo -passo non ha la capacità di rilevamento del feedback di rilevare una marmellata di estrusore, un deficit che può portare alla rovina di un intero lavoro di stampa. Con questo in mente, i sistemi servi possono rilevare backup di estrusore e prevenire lo stripping del filamento. La chiave per le prestazioni di stampa superiore è avere un sistema a circuito chiuso incentrato su un encoder ottico ad alta risoluzione. I servi motori con un codificatore ad alta risoluzione assoluto a 24 bit possono fornire 16.777.216 bit di risoluzione di feedback a circuito chiuso per una maggiore precisione di asse e estrusore, nonché sincronizzazione e protezione in jam.
- Robot ad alte prestazioni:Proprio come i servi motori robusti stanno trasformando applicazioni additive, così anche i robot. Le loro eccellenti prestazioni del percorso, la struttura meccanica rigida e le valutazioni di protezione da polvere elevata (IP)-combinate con il controllo avanzato di controllo anti-vibrazione e la capacità multi-asse-rendono i robot a sei assi altamente flessibili un'opzione ideale per i processi impegnativi che circondano l'utilizzo di 3D Stampanti, nonché azioni chiave per la produzione sottrattiva e i metodi additivi/sottrattivi ibridi.
Automazione robotica gratuita alle macchine per la stampa 3D comportano ampiamente la gestione delle parti stampate in installazioni multi-macchina. Dallo scarico di singole parti dalla macchina di stampa, alla separazione delle parti dopo un ciclo di stampa in più parti, robot altamente flessibili ed efficienti hanno ottimizzato le operazioni per maggiori guadagni di produttività e produttività.
Con la stampa 3D tradizionale, i robot sono utili con la gestione delle polveri, riempire la polvere di stampante quando necessario e rimuovere la polvere dalle parti finite. Allo stesso modo, altre attività di finitura di parte popolari con la fabbricazione dei metalli come la macinatura, la lucidatura, il deburdo o il taglio sono facilmente raggiunti. L'ispezione di qualità, nonché le esigenze di imballaggio e logistica vengono anche soddisfatte con tecnologia robotica, liberando i fabbricanti per focalizzare il loro tempo su un lavoro a valore aggiunto più elevato, come la fabbricazione personalizzata.
Per i pezzi più grandi, i robot industriali a lunga portata vengono attrezzati per spostare direttamente una testa di estrusione della stampante 3D. Questo, in combinazione con strumenti periferici come basi rotanti, posizionatori, tracce lineari, calibri e altro ancora, stanno fornendo lo spazio di lavoro necessario per creare strutture a forma libera spaziale. Oltre alla prototipazione rapida classica, i robot vengono utilizzati per la fabbricazione di parti a forma libera di grande volume, forme di muffa, costruzioni di capriate a forma di 3D e parti ibride di grande formato. - Controller della macchina a più assi:La tecnologia innovativa per il collegamento fino a 62 assi di movimento in un singolo ambiente sta ora rendendo possibile la multi-sincronizzazione di una vasta gamma di robot industriali, sistemi servi e azionamenti a frequenza variabile utilizzati nei processi additivi, sottrattivi e ibridi possibili. Un'intera famiglia di dispositivi può ora funzionare perfettamente insieme sotto il controllo completo e il monitoraggio di un controller PLC (programmazione logica programmabile) o del controller della macchina IEC, come MP3300EC. Spesso programmato con un pacchetto software IEC Dynamic 61131, come MotionWorks IEC, piattaforme professionali come questa utilizzano strumenti familiari (cioè, rimpasto di codici G, diagramma a blocchi di funzione, testo strutturato, diagramma ladder, ecc.). Per facilitare la facile integrazione e ottimizzare il tempo di attività della macchina, sono inclusi strumenti pronti come la compensazione del livellamento del letto, il controllo dell'avanzamento della pressione dell'estrusore, il controllo multiplo del mandrino e dell'estrusore.
- Interfacce utente di produzione avanzata:Molto benefico per le applicazioni nella stampa 3D, nel taglio delle forme, nella macchina utensile e nella robotica, pacchetti software diversi possono fornire rapidamente un'interfaccia di macchina grafica di facile resistenza, fornendo un percorso per una maggiore versatilità. Progettati pensando alla creatività e all'ottimizzazione, piattaforme intuitive, come Yaskawa Compass, consentono ai produttori di marchiare e personalizzare facilmente gli schermi. Dall'inclusione degli attributi della macchina core all'accoglienza delle esigenze dei clienti, sono necessarie poca programmazione, poiché questi strumenti forniscono una vasta libreria di plug-in C# predefiniti o abilitano l'importazione di plug-in personalizzati.
Rise sopra
Mentre i singoli processi additivi e sottrattivi rimangono popolari, nei prossimi anni si verificherà un maggiore spostamento verso il metodo additivo/sottrattivo ibrido. Si prevede che crescerà a un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 14,8 per cento entro il 20271, il mercato delle macchine per la produzione additiva ibrida è pronto a soddisfare le esigenze dei clienti in evoluzione. Per superare la concorrenza, i produttori dovrebbero valutare i pro e i contro del metodo ibrido per le loro operazioni. Con la capacità di produrre parti se necessario, per una grande riduzione dell'impronta di carbonio, il processo additivo/sottrattivo ibrido offre alcuni vantaggi interessanti. Indipendentemente da ciò, le tecnologie avanzate per questi processi non dovrebbero essere trascurate e dovrebbero essere implementate sui pavimenti per il negozio per facilitare una maggiore produttività e qualità del prodotto.
Tempo post: 13 agosto-2021
