Os servomotores e os robots están transformando as aplicacións aditivas. Aprende os últimos consellos e aplicacións á hora de implementar a automatización robótica e o control de movemento avanzado para a fabricación aditiva e substractiva, así como o que segue: pensa en métodos híbridos aditivos/subtractivos.
AVANZANDO AUTOMATIZACIÓN
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 impulsores para o rápido crecemento de novos procesos de fabricación no panorama industrial. Revolucionando a forma en que se fabrican prototipos, pezas e produtos, a fabricación aditiva e substractiva son dous exemplos principais que proporcionaron a eficiencia e aforro de custos que os fabricantes buscan para manterse competitivos.
Denominada impresión 3D, a fabricación aditiva (AM) é un método non tradicional que adoita utilizar datos de deseño dixital para crear obxectos tridimensionais sólidos fusionando materiais capa por capa de abaixo cara arriba. Moitas veces, facendo pezas de forma case neta (NNS) sen desperdicio, o uso de AM para deseños de produtos básicos e complexos segue impregnando industrias como a automoción, a aeroespacial, a enerxía, a medicina, o transporte e os produtos de consumo. Pola contra, o proceso subtractivo consiste en eliminar seccións dun bloque de material mediante corte ou mecanizado de alta precisión para crear un produto 3D.
A pesar das diferenzas fundamentais, os procesos aditivos e subtractivos non sempre son mutuamente excluíntes, xa que poden usarse para complementar varias etapas do desenvolvemento do produto. Un modelo de concepto inicial ou prototipo é frecuentemente creado polo proceso aditivo. Unha vez finalizado ese produto, poden ser necesarios lotes máis grandes, abrindo a porta á fabricación substractiva. Máis recentemente, onde o tempo é fundamental, aplícanse métodos híbridos aditivos/subtractivos para cousas como reparar pezas danadas/desgastadas ou crear pezas de calidade con menos prazo de entrega.
AVANZACIÓN AUTOMÁTICA
Para satisfacer as estritas demandas dos clientes, os fabricantes están integrando unha variedade de materiais de fíos como aceiro inoxidable, níquel, cobalto, cromo, titanio, aluminio e outros metais diferentes na construción da súa peza, comezando cun substrato suave pero resistente e rematando cun duro desgaste. -compoñente resistente. En parte, isto revelou a necesidade de solucións de alto rendemento para unha maior produtividade e calidade en ambientes de fabricación aditiva e substractiva, especialmente no que se refire a procesos como a fabricación aditiva de arco de fío (WAAM), WAAM-substractivo, revestimento-sustrátivo láser ou decoración. Os aspectos máis destacados inclúen:
- Tecnoloxía servo avanzada:Para abordar mellor os obxectivos de tempo de comercialización e as especificacións de deseño do cliente, no que se refire á precisión dimensional e á calidade do acabado, os usuarios finais están recorrendo ás impresoras 3D avanzadas con servosistemas (sobre motores paso a paso) para un control óptimo do movemento. Os beneficios dos servomotores, como o Sigma-7 de Yaskawa, converten o proceso aditivo na súa cabeza, axudando aos fabricantes a superar problemas comúns mediante as capacidades de potenciación da impresora:
- Supresión de vibracións: os servomotores robustos posúen filtros de supresión de vibracións, así como filtros anti-resonancia e de muesca, que producen un movemento extremadamente suave que pode eliminar as liñas escalonadas visualmente desagradables causadas pola ondulación do par do motor paso a paso.
- Mellora da velocidade: unha velocidade de impresión de 350 mm/seg é agora unha realidade, máis do que duplica a velocidade media de impresión dunha impresora 3D mediante un motor paso a paso. Do mesmo xeito, pódese conseguir unha velocidade de desprazamento de ata 1.500 mm/seg mediante rotativa ou ata 5 metros/seg mediante a tecnoloxía servo lineal. A capacidade de aceleración extremadamente rápida proporcionada a través dos servos de alto rendemento permite mover os cabezales de impresión 3D ás súas posicións adecuadas máis rapidamente. Isto vai un longo camiño para aliviar a necesidade de ralentizar todo un sistema para acadar a calidade de acabado desexada. Posteriormente, esta actualización no control de movemento tamén significa que os usuarios finais poden fabricar máis pezas por hora sen sacrificar a calidade.
- Axuste automático: os servos sistemas poden realizar de forma independente a súa propia axuste personalizado, o que permite adaptarse aos cambios na mecánica dunha impresora ou ás variacións nun proceso de impresión. Os motores paso a paso 3D non utilizan retroalimentación de posición, polo que é case imposible compensar os cambios nos procesos ou as discrepancias na mecánica.
- Retroalimentación do codificador: os sistemas servo robustos que ofrecen unha retroalimentación absoluta do codificador só precisan realizar unha rutina de referencia unha vez, o que supón un maior tempo de actividade e aforro de custos. As impresoras 3D que usan tecnoloxía de motor paso a paso carecen desta función e necesitan estar en casa cada vez que se encendan.
- Detección de retroalimentación: unha extrusora dunha impresora 3D adoita ser un pescozo de botella no proceso de impresión e un motor paso a paso non ten a capacidade de detección de retroalimentación para detectar un atasco da extrusora, un déficit que pode levar á ruína de todo un traballo de impresión. Con isto en mente, os sistemas servo poden detectar copias de seguridade do extrusor e evitar a separación do filamento. A clave para un rendemento de impresión superior é ter un sistema de bucle pechado centrado nun codificador óptico de alta resolución. Os servomotores cun codificador de alta resolución absoluta de 24 bits poden proporcionar 16.777.216 bits de resolución de retroalimentación en bucle pechado para unha maior precisión do eixe e da extrusora, así como a sincronización e a protección contra atascos.
- Robots de alto rendemento:Do mesmo xeito que os servomotores robustos están transformando as aplicacións aditivas, os robots tamén. O seu excelente rendemento, a súa estrutura mecánica ríxida e as altas clasificacións de protección contra o po (IP), combinados co control antivibración avanzado e a capacidade de varios eixes, fan que os robots de seis eixes altamente flexibles sexan unha opción ideal para os procesos esixentes que rodean a utilización do 3D. impresoras, así como accións clave para a fabricación subtractiva e os métodos híbridos aditivo/subtractivo.
A automatización robótica complementaria ás máquinas de impresión 3D implica amplamente o manexo de pezas impresas en instalacións de varias máquinas. Desde a descarga de pezas individuais da máquina de impresión ata a separación de pezas despois dun ciclo de impresión de varias pezas, os robots altamente flexibles e eficientes optimizan as operacións para obter un maior rendemento e aumentos de produtividade.
Coa impresión 3D tradicional, os robots son útiles para xestionar o po, rellenar o po da impresora cando sexa necesario e eliminar o po das pezas acabadas. Do mesmo xeito, conséguense facilmente outras tarefas de acabado de pezas populares na fabricación de metal, como esmerilar, pulir, desbarbar ou cortar. A inspección de calidade, así como as necesidades de embalaxe e loxística tamén se están a satisfacer directamente coa tecnoloxía robótica, o que permite que os fabricantes poidan centrar o seu tempo en traballos de maior valor engadido, como a fabricación personalizada.
Para pezas de traballo máis grandes, están a utilizarse robots industriais de longo alcance para mover directamente un cabezal de extrusión da impresora 3D. Este, xunto con ferramentas periféricas como bases xiratorias, posicionadores, pistas lineais, pórticos e moito máis, proporcionan o espazo de traballo necesario para crear estruturas espaciais de forma libre. Ademais dos prototipos rápidos clásicos, os robots están sendo utilizados para a fabricación de pezas de forma libre de gran volume, formas de molde, construcións de celosía en forma 3D e pezas híbridas de gran formato. - Controladores de máquinas multieixes:A tecnoloxía innovadora para conectar ata 62 eixes de movemento nun único ambiente fai agora posible a sincronización múltiple dunha ampla gama de robots industriais, servosistemas e variadores de frecuencia utilizados nos procesos aditivos, subtractivos e híbridos. Toda unha familia de dispositivos agora pode traballar xuntos sen problemas baixo o control e monitorización completos dun PLC (controlador lóxico programable) ou un controlador de máquina IEC, como o MP3300iec. A miúdo programadas cun paquete de software 61131 IEC dinámico, como MotionWorks IEC, plataformas profesionais como esta utilizan ferramentas coñecidas (por exemplo, códigos G RepRap, diagrama de bloques de función, texto estruturado, diagrama de escaleiras, etc.). Para facilitar a integración e optimizar o tempo de funcionamento da máquina, inclúense ferramentas preparadas como a compensación de nivelación da cama, o control de avance da presión da extrusora, o control de múltiples ejes e o control da extrusora.
- Interfaces de usuario de fabricación avanzada:Moi beneficiosos para aplicacións en impresión 3D, corte de formas, máquinas-ferramenta e robótica, diversos paquetes de software poden ofrecer rapidamente unha interface gráfica de máquina fácil de personalizar, proporcionando un camiño cara a unha maior versatilidade. Deseñadas pensando na creatividade e na optimización, as plataformas intuitivas, como Yaskawa Compass, permiten aos fabricantes marcar e personalizar pantallas facilmente. Desde a inclusión dos atributos principais da máquina ata a adaptación ás necesidades dos clientes, é necesaria pouca programación, xa que estas ferramentas proporcionan unha extensa biblioteca de complementos C# predefinidos ou permiten a importación de complementos personalizados.
SUBIR POR ARRIBA
Aínda que os procesos aditivos e sustractivos únicos seguen sendo populares, durante os próximos anos producirase un cambio maior cara ao método híbrido aditivo/subtractivo. Espérase que medre a unha taxa de crecemento anual composta (CAGR) do 14,8 por cento para 20271, o mercado de máquinas de fabricación aditiva híbrida está preparado para satisfacer o aumento das demandas cambiantes dos clientes. Para superar a competencia, os fabricantes deben sopesar os pros e os contras do método híbrido para as súas operacións. Coa capacidade de producir pezas segundo sexa necesario, para unha importante redución da pegada de carbono, o proceso híbrido aditivo/subtractivo ofrece algúns beneficios atractivos. De todos os xeitos, as tecnoloxías avanzadas para estes procesos non deben pasarse por alto e deberían implementarse nas tendas para facilitar unha maior produtividade e calidade do produto.
Hora de publicación: 13-ago-2021
