Động cơ servo và robot đang chuyển đổi các ứng dụng phụ gia. Tìm hiểu các mẹo và ứng dụng mới nhất khi triển khai tự động hóa robot và điều khiển chuyển động tiên tiến cho sản xuất phụ gia và trừ, cũng như những gì tiếp theo: nghĩ rằng các phương pháp phụ gia/phụ phụ.
Tiến bộ tự động hóa
Bởi Sarah Mellish và Rosemary Burns
Việc áp dụng các thiết bị chuyển đổi năng lượng, công nghệ điều khiển chuyển động, robot cực kỳ linh hoạt và sự pha trộn chiết trung của các công nghệ tiên tiến khác là các yếu tố thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của các quy trình chế tạo mới trên toàn cảnh công nghiệp. Cách mạng hóa cách các nguyên mẫu, bộ phận và sản phẩm được thực hiện, sản xuất phụ gia và trừ là hai ví dụ điển hình đã cung cấp hiệu quả và tiết kiệm chi phí các nhà chế tạo tìm cách duy trì tính cạnh tranh.
Được gọi là in 3D, sản xuất phụ gia (AM) là một phương pháp phi truyền thống thường sử dụng dữ liệu thiết kế kỹ thuật số để tạo ra các đối tượng ba chiều rắn bằng cách hợp nhất lớp vật liệu từng lớp từ dưới lên. Thường tạo ra các bộ phận gần ròng (NNS) không có chất thải, việc sử dụng AM cho cả thiết kế sản phẩm cơ bản và phức tạp tiếp tục thấm vào các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không vũ trụ, năng lượng, y tế, vận chuyển và các sản phẩm tiêu dùng. Ngược lại, quy trình trừ đòi hỏi phải loại bỏ các phần khỏi một khối vật liệu bằng cách cắt hoặc gia công độ chính xác cao để tạo ra một sản phẩm 3D.
Mặc dù có sự khác biệt chính, các quy trình phụ gia và trừ không phải lúc nào cũng loại trừ lẫn nhau - vì chúng có thể được sử dụng để khen các giai đoạn phát triển sản phẩm khác nhau. Một mô hình khái niệm sớm hoặc nguyên mẫu thường được tạo ra bởi quá trình phụ gia. Khi sản phẩm đó được hoàn thiện, các lô lớn hơn có thể được yêu cầu, mở cửa để sản xuất trừ. Gần đây, nơi thời gian của bản chất, các phương pháp phụ gia/phụ phụ đang được áp dụng cho những thứ như sửa chữa các bộ phận bị hư hỏng/bị mòn hoặc tạo ra các bộ phận chất lượng với thời gian ít dẫn hơn.
Tự động hóa về phía trước
Để đáp ứng nhu cầu nghiêm ngặt của khách hàng, các nhà chế tạo đang tích hợp một loạt các vật liệu dây như thép không gỉ, niken, coban, chrome, titan, nhôm và các kim loại khác nhau trong việc xây dựng một phần của chúng, bắt đầu với chất nền mềm nhưng mạnh mẽ và hoàn thiện với độ cứng, hao mòn thành phần -resistant. Một phần, điều này đã tiết lộ sự cần thiết của các giải pháp hiệu suất cao về năng suất và chất lượng cao hơn trong cả môi trường sản xuất phụ gia và trừ, đặc biệt là khi các quy trình như sản xuất phụ gia hồ quang (WAAM), phụ thuộc WAAM, phụ thuộc vào laser hoặc trang trí. Điểm nổi bật bao gồm:
- Công nghệ servo nâng cao:Để giải quyết tốt hơn các mục tiêu thời gian lên thị trường và thông số kỹ thuật thiết kế của khách hàng, trong đó độ chính xác và chất lượng hoàn thiện có chiều, người dùng cuối đang chuyển sang máy in 3D nâng cao với các hệ thống servo (qua động cơ bước) để điều khiển chuyển động tối ưu. Lợi ích của động cơ servo, chẳng hạn như Sigma-7 của Yaskawa, biến quá trình phụ gia thành đầu, giúp các nhà chế tạo khắc phục các vấn đề phổ biến thông qua khả năng tăng cường máy in:
- Ức chế rung động: Động cơ servo mạnh mẽ tự hào có các bộ lọc triệt tiêu rung, cũng như các bộ lọc chống cộng hưởng và notch, mang lại chuyển động cực kỳ trơn tru có thể loại bỏ các đường bước khó chịu trực quan do gợn mô-men xoắn động cơ bước.
- Tăng cường tốc độ: Tốc độ in 350 mm/giây hiện là thực tế, nhiều hơn gấp đôi tốc độ in trung bình của máy in 3D sử dụng động cơ bước. Tương tự, tốc độ di chuyển lên tới 1.500 mm/giây có thể đạt được bằng cách sử dụng quay hoặc lên đến 5 mét/giây bằng công nghệ servo tuyến tính. Khả năng gia tốc cực kỳ nhanh được cung cấp thông qua các servo hiệu suất cao cho phép các đầu in 3D được chuyển vào vị trí thích hợp của chúng nhanh chóng hơn. Điều này đi một chặng đường dài để giảm bớt sự cần thiết phải làm chậm toàn bộ hệ thống để đạt được chất lượng hoàn thiện mong muốn. Sau đó, bản nâng cấp này trong điều khiển chuyển động cũng có nghĩa là người dùng cuối có thể chế tạo nhiều phần hơn mỗi giờ mà không phải hy sinh chất lượng.
- Điều chỉnh tự động: Các hệ thống servo có thể thực hiện độc lập điều chỉnh tùy chỉnh của riêng họ, điều này có thể thích ứng với các thay đổi trong cơ học của máy in hoặc phương sai trong một quy trình in. Động cơ bước 3D không sử dụng phản hồi vị trí, khiến gần như không thể bù đắp cho những thay đổi trong các quy trình hoặc sự khác biệt trong cơ học.
- Phản hồi của bộ mã hóa: Các hệ thống servo mạnh mẽ cung cấp phản hồi bộ mã hóa tuyệt đối chỉ cần thực hiện một thói quen homing một lần, dẫn đến thời gian hoạt động lớn hơn và tiết kiệm chi phí. Máy in 3D sử dụng công nghệ động cơ Stepper thiếu tính năng này và cần phải được homed mỗi khi chúng được cấp nguồn.
- Cảm biến phản hồi: Một máy in của máy in 3D thường có thể là một nút cổ chai trong quá trình in và động cơ bước không có khả năng cảm nhận phản hồi để phát hiện kẹt máy đùn - thâm hụt có thể dẫn đến sự hủy hoại của toàn bộ công việc in. Với suy nghĩ này, các hệ thống servo có thể phát hiện các bản sao lưu máy đùn và ngăn chặn việc tước dây tóc. Chìa khóa cho hiệu suất in vượt trội là có một hệ thống vòng kín tập trung vào một bộ mã hóa quang học độ phân giải cao. Động cơ servo với bộ mã hóa độ phân giải cao tuyệt đối 24 bit có thể cung cấp 16.777.216 bit độ phân giải phản hồi vòng kín cho trục lớn hơn và độ chính xác của máy đùn, cũng như bảo vệ đồng bộ hóa và bảo vệ kẹt.
- Robot hiệu suất cao:Giống như động cơ servo mạnh mẽ đang chuyển đổi các ứng dụng phụ gia, robot cũng vậy. Hiệu suất đường dẫn tuyệt vời của họ, cấu trúc cơ học cứng nhắc và xếp hạng chống bụi (IP) cao-kết hợp với điều khiển chống rung và khả năng đa trục nâng cao-làm cho robot sáu trục rất linh hoạt Máy in, cũng như các hành động chính cho các phương pháp sản xuất phụ và phụ gia lai/phụ.
Tự động hóa robot miễn phí cho các máy in 3D đòi hỏi rộng rãi việc xử lý các bộ phận được in trong các cài đặt đa máy. Từ việc dỡ các bộ phận riêng lẻ từ máy in, đến việc tách các bộ phận sau chu kỳ in nhiều phần, robot rất linh hoạt và hiệu quả tối ưu hóa các hoạt động để tăng thông lượng và năng suất lớn hơn.
Với in 3D truyền thống, robot rất hữu ích với việc quản lý bột, đổ đầy bột máy in khi cần thiết và loại bỏ bột khỏi các phần hoàn thiện. Tương tự, các nhiệm vụ hoàn thiện phần khác phổ biến với chế tạo kim loại như mài, đánh bóng, gỡ lỗi hoặc cắt có thể dễ dàng đạt được. Kiểm tra chất lượng, cũng như nhu cầu đóng gói và hậu cần cũng đang được đáp ứng trực diện với công nghệ robot, giải phóng các nhà chế tạo để tập trung thời gian của họ vào công việc giá trị gia tăng cao hơn, như chế tạo tùy chỉnh.
Đối với các phôi lớn hơn, robot công nghiệp tiếp cận lâu dài đang được giao để trực tiếp di chuyển đầu đùn máy in 3D. Điều này, kết hợp với các công cụ ngoại vi như cơ sở quay, định vị, đường ray tuyến tính, pantries và nhiều hơn nữa, đang cung cấp không gian làm việc cần thiết để tạo ra các cấu trúc dạng tự do không gian. Ngoài việc tạo mẫu nhanh cổ điển, robot đang được sử dụng để chế tạo các bộ phận dạng tự do khối lượng lớn, dạng nấm mốc, cấu trúc giàn hình 3D và các bộ phận lai định dạng lớn. - Bộ điều khiển máy đa trục:Công nghệ sáng tạo để kết nối tới 62 trục chuyển động trong một môi trường duy nhất hiện đang tạo ra nhiều sự đồng bộ hóa của một loạt các robot công nghiệp, hệ thống servo và các ổ đĩa tần số thay đổi được sử dụng trong các quy trình phụ gia, trừ và lai. Cả một gia đình thiết bị hiện có thể hoạt động liền mạch với nhau dưới sự điều khiển hoàn chỉnh và giám sát PLC (bộ điều khiển logic có thể lập trình) hoặc bộ điều khiển máy IEC, chẳng hạn như MP3300IEC. Thường được lập trình với gói phần mềm IEC 61131 động, chẳng hạn như MotionWorks IEC, các nền tảng chuyên nghiệp như thế này sử dụng các công cụ quen thuộc (nghĩa là, mã hóa g, sơ đồ khối chức năng, văn bản có cấu trúc, sơ đồ thang, v.v.). Để tạo điều kiện cho việc tích hợp dễ dàng và tối ưu hóa thời gian hoạt động của máy, các công cụ làm sẵn như bù cân bằng giường, điều khiển nâng áp áp áp, kiểm soát nhiều trục chính và máy đùn được bao gồm.
- Giao diện người dùng sản xuất nâng cao:Rất có lợi cho các ứng dụng in 3D, cắt hình, công cụ và robot, các gói phần mềm đa dạng có thể nhanh chóng cung cấp giao diện máy đồ họa dễ dàng, cung cấp một con đường dẫn đến tính linh hoạt lớn hơn. Được thiết kế với sự sáng tạo và tối ưu hóa trong tâm trí, các nền tảng trực quan, như Yaskawa Compass, cho phép các nhà sản xuất thương hiệu và dễ dàng tùy chỉnh màn hình. Từ việc bao gồm các thuộc tính của máy lõi cho đến đáp ứng nhu cầu của khách hàng, cần có ít lập trình-vì các công cụ này cung cấp một thư viện mở rộng các trình cắm C# được xây dựng sẵn hoặc cho phép nhập các trình cắm tùy chỉnh.
Tăng lên trên
Mặc dù các quá trình phụ gia và trừ đơn vẫn còn phổ biến, một sự thay đổi lớn hơn đối với phương pháp phụ gia/trừ lai sẽ xảy ra trong vài năm tới. Dự kiến sẽ tăng với tốc độ tăng trưởng hàng năm (CAGR) là 14,8 % vào năm 20271, Thị trường máy sản xuất phụ gia lai sẵn sàng đáp ứng sự gia tăng trong việc phát triển nhu cầu của khách hàng. Để vượt lên trên đối thủ, các nhà sản xuất nên cân nhắc những ưu và nhược điểm của phương pháp lai cho hoạt động của họ. Với khả năng sản xuất các bộ phận khi cần thiết, để giảm dấu chân carbon lớn, quy trình phụ gia/trừ lai mang lại một số lợi ích hấp dẫn. Bất kể, các công nghệ tiên tiến cho các quy trình này không nên bị bỏ qua và nên được thực hiện trên các tầng cửa hàng để tạo điều kiện cho năng suất và chất lượng sản phẩm cao hơn.
Thời gian đăng: Tháng 8-13-2021
