Os servo motores e robots están transformando aplicacións aditivas. Aprende os últimos consellos e aplicacións ao implementar a automatización robótica e o control avanzado de movemento para a fabricación aditiva e subtractiva, así como o que vén: Pensa en métodos aditivos/subtractivos híbridos.
Automatización avanzada
Por Sarah Mellish e Rosemary Burns
A adopción de dispositivos de conversión de enerxía, tecnoloxía de control de movemento, robots extremadamente flexibles e unha mestura ecléctica doutras tecnoloxías avanzadas son factores de impulso para o rápido crecemento de novos procesos de fabricación en toda a paisaxe industrial. Revolucionar o xeito no que se fabrican prototipos, pezas e produtos, a fabricación aditiva e subtractiva son dous exemplos principais que proporcionaron a eficiencia e os fabricantes de aforro de custos buscan manterse competitivos.
Denominada impresión 3D, a fabricación aditiva (AM) é un método non tradicional que normalmente utiliza datos de deseño dixital para crear obxectos tridimensionais sólidos fusionando a capa de materiais por capa de abaixo cara arriba. A miúdo facendo pezas de forma case neto (NNS) sen residuos, o uso de AM tanto para deseños básicos como complexos de produtos segue permitindo industrias como automoción, aeroespacial, enerxía, médicos, transporte e produtos de consumo. Pola contra, o proceso subtractivo implica eliminar seccións dun bloque de material mediante corte ou mecanizado de alta precisión para crear un produto 3D.
A pesar das diferenzas clave, os procesos aditivos e subtractivos non sempre son mutuamente excluíntes, xa que se poden usar para complementar varias etapas do desenvolvemento de produtos. Un modelo de concepto temperán ou prototipo é frecuentemente creado polo proceso aditivo. Unha vez finalizado ese produto, poden ser necesarios lotes máis grandes, abrindo a porta á fabricación subtractiva. Máis recentemente, onde o tempo é de esencia, se están aplicando métodos aditivos/subactivos híbridos para cousas como reparar pezas danadas/desgastadas ou crear pezas de calidade con menos tempo de entrega.
Automatizar adiante
Para satisfacer as demandas estrictas de clientes, os fabricantes están a integrar unha serie de materiais de arame como aceiro inoxidable, níquel, cobalto, cromo, titanio, aluminio e outros metais diferentes na súa construción, comezando por un substrato suave pero forte e acabando cun desgaste duro, desgaste, desgaste, desgaste duro, desgaste, desgaste, desgaste duro, desgaste, un desgaste duro. - -compoñente resistente. En parte, isto revelou a necesidade de solucións de alto rendemento para unha maior produtividade e calidade tanto en contornas de fabricación aditivas como subtractivas, especialmente onde se refiren a procesos como a fabricación de aditivos de arco de arame (WAAM), a WAAM-Subtractive, ao revestimento láser ou á decoración. Os puntos destacados inclúen:
- Tecnoloxía de servo avanzado:Para abordar mellor os obxectivos de tempo para o mercado e as especificacións de deseño de clientes, no que se refire á precisión dimensional e á calidade de acabado, os usuarios finais están recorrendo a impresoras 3D avanzadas con servo sistemas (sobre motores de paso) para un control de movemento óptimo. Os beneficios de servo motores, como o Sigma-7 de Yaskawa, converten o proceso aditivo na súa cabeza, axudando aos fabricantes a superar problemas comúns a través de capacidades de potencia de impresoras:
- Supresión das vibracións: os servo motores robustos teñen filtros de supresión de vibracións, así como filtros anti-resonancia e muesca, producindo un movemento extremadamente liso que pode eliminar as liñas escasas visualmente desagradables causadas pola ondulación do motor do motor.
- Mellora de velocidade: unha velocidade de impresión de 350 mm/seg é agora unha realidade, máis que duplicar a velocidade media de impresión dunha impresora 3D usando un motor Stepper. Do mesmo xeito, pódese conseguir unha velocidade de viaxe de ata 1.500 mm/seg usando Rotary ou ata 5 metros/segundo mediante tecnoloxía servo lineal. A capacidade de aceleración extremadamente rápida proporcionada a través de servos de alto rendemento permite que as cabezas de impresión 3D poidan moverse nas súas posicións adecuadas máis rapidamente. Isto fai un longo camiño para aliviar a necesidade de retardar un sistema enteiro para alcanzar a calidade de acabado desexada. Posteriormente, esta actualización en control de movemento tamén significa que os usuarios finais poden fabricar máis pezas por hora sen sacrificar a calidade.
- Axuste automático: Servo Systems pode realizar de forma independente a súa propia afinación personalizada, o que permite adaptarse aos cambios na mecánica dunha impresora ou varianzas nun proceso de impresión. Os motores de paso 3D non utilizan a retroalimentación da posición, polo que é case imposible compensar os cambios nos procesos ou discrepancias na mecánica.
- Comentario do codificador: os servos robustos que ofrecen unha retroalimentación absoluta do codificador só precisan realizar unha rutina de vivenda unha vez, obtendo un maior aforro de tempo e custos. As impresoras 3D que usan a tecnoloxía de motor paso a paso carecen desta característica e necesitan ser acollidas cada vez que se alimentan.
- Sensación de comentarios: unha extrusora dunha impresora 3D pode ser a miúdo un pescozo de botella no proceso de impresión e un motor de paso non ten a capacidade de detección de retroalimentación para detectar un atasco de extrusora - un déficit que pode levar á ruína dun traballo de impresión enteiro. Con isto en mente, os sistemas servo poden detectar copias de seguridade da extrusora e evitar o desposuído do filamento. A clave para o rendemento de impresión superior é ter un sistema de bucle pechado centrado en torno a un codificador óptico de alta resolución. Os servo motores cun codificador absoluto de alta resolución absoluta de 24 bits poden proporcionar 16.777.216 bits de resolución de retroalimentación de bucle pechado para un maior eixe e precisión do extrusor, así como a sincronización e a protección do atasco.
- Robots de alto rendemento:Do mesmo xeito que os servo motores robustos transforman aplicacións aditivas, tamén son robots. O seu excelente rendemento de camiño, a estrutura mecánica ríxida e as altas clasificacións de protección contra o po (combinadas con control avanzado anti-vibracións e capacidade de varios eixes-fan que os robots de seis eixes sexan moi flexibles unha opción ideal para os procesos esixentes que rodean a utilización de 3D impresoras, así como accións clave para os métodos de fabricación subtractivos e aditivos híbridos/subtractivos.
Automatización robótica complementaria ás máquinas de impresión 3D implica amplamente a manipulación de pezas impresas en instalacións de varias máquinas. Desde a descarga de pezas individuais da máquina de impresión, ata separar pezas despois dun ciclo de impresión en varias partes, robots altamente flexibles e eficientes optimizan as operacións para maiores beneficios de produtividade e produtividade.
Coa impresión tradicional 3D, os robots son útiles coa xestión de po, recargando o po da impresora cando sexa necesario e eliminando o po das pezas acabadas. Do mesmo xeito, facilítanse facilmente outras tarefas de acabado populares na fabricación de metais como a moenda, o pulido, o desbloqueo ou o corte. A inspección de calidade, así como as necesidades de envases e loxística tamén se están atendendo de cabeza coa tecnoloxía robótica, liberando aos fabricantes para centrar o seu tempo en traballos de maior valor engadido, como a fabricación personalizada.
Para pezas de traballo máis grandes, os robots industriais de longo alcance están a ser ferramentas para mover directamente unha cabeza de extrusión de impresora 3D. Isto, xunto con ferramentas periféricas como bases rotativas, posicionadores, pistas lineais, gantres e moito máis, proporcionan o espazo de traballo necesario para crear estruturas de forma libre espacial. Ademais do prototipado rápido clásico, estanse a usar robots para a fabricación de pezas de gran forma libre de volume, formas de moldes, construcións de truss en forma de 3D e pezas híbridas de gran formato. - Controladores de máquinas de varios eixes:A tecnoloxía innovadora para conectar ata 62 eixes de movemento nun único ambiente está a facer agora a sincronización multi-sincronización dunha ampla gama de robots industriais, sistemas servo e unidades de frecuencia variables empregadas nos procesos aditivos, subtractivos e híbridos posibles. Toda unha familia de dispositivos agora pode funcionar sen problemas baixo o control e seguimento completo dun PLC (controlador lóxico programable) ou do controlador de máquinas IEC, como o MP3300IEC. A miúdo programado cun paquete de software IEC 61131 dinámico, como MotionWorks IEC, plataformas profesionais coma esta utilizan ferramentas familiares (é dicir, reprap, códigos G, diagrama de bloques de funcións, texto estruturado, diagrama de escaleiras, etc.). Para facilitar a integración fácil e optimizar o tempo de funcionamento da máquina, inclúense ferramentas preparadas como a compensación de nivel de cama, o control anticipado da presión da extrusora, o fuso múltiple e o control da extrusora.
- Interfaces de usuario de fabricación avanzada:Moi beneficioso para as aplicacións en impresión 3D, corte de forma, máquinas-ferramenta e robótica, diversos paquetes de software poden ofrecer rapidamente unha interface de máquina gráfica fácil de personalizar, proporcionando unha vía cara a unha maior versatilidade. Deseñado con creatividade e optimización en mente, plataformas intuitivas, como Yaskawa Compass, permiten aos fabricantes marcar e personalizar facilmente pantallas. Desde incluír os atributos da máquina básica para adaptarse ás necesidades dos clientes, é necesaria pouca programación, xa que estas ferramentas proporcionan unha extensa biblioteca de complementos C# pre-construídos ou permiten a importación de complementos personalizados.
Subir por riba
Aínda que os procesos aditivos e subtractivos únicos seguen sendo populares, durante os próximos anos producirase un maior cambio cara ao método aditivo/subtracto híbrido. Espérase que creza a unha taxa de crecemento anual composto (CAGR) do 14,8 por cento ata o 20271, o mercado de máquinas de fabricación de aditivos híbridos está preparado para satisfacer o ascenso na evolución das demandas dos clientes. Para subir por encima da competencia, os fabricantes deben pesar os pros e os contras do método híbrido para as súas operacións. Coa capacidade de producir pezas segundo sexa necesario, ata unha redución importante da pegada de carbono, o proceso aditivo/subtractivo híbrido ofrece algúns beneficios atractivos. Independentemente, non se deben esquecer as tecnoloxías avanzadas para estes procesos e deben implementarse nos pisos da tenda para facilitar unha maior produtividade e calidade do produto.
Tempo de publicación: 13 de agosto-2021
