Servomotorer och robotar förvandlar tillsatser. Lär dig de senaste tips och applikationer när du implementerar robotautomation och avancerad rörelsekontroll för tillsatsmedel och subtraktiv tillverkning, liksom vad som är nästa: Tänk hybridtillägg/subtraktiva metoder.
Framstegande automatisering
Av Sarah Mellish och Rosemary Burns
Antagandet av kraftomvandlingsanordningar, rörelsekontrollteknologi, extremt flexibla robotar och en eklektisk blandning av annan avancerad teknik driver faktorer för en snabb tillväxt av nya tillverkningsprocesser i hela industrilandskapet. Revolutionering av hur prototyper, delar och produkter tillverkas, tillsatser och subtraktiva tillverkning är två främsta exempel som har gett effektivitets- och kostnadsbesparingarnas tillverkare försöker förbli konkurrenskraftiga.
Betydt till 3D-utskrift, additiv tillverkning (AM) är en icke-traditionell metod som vanligtvis använder digital designdata för att skapa solida tredimensionella objekt genom att smälta materialskikt med lager från botten upp. Ofta gör att man gör nära-net-form (NNS) delar utan avfall, användningen av AM för både grundläggande och komplexa produktdesign fortsätter att genomsyra industrier som bil-, rymd-, energi-, medicin-, transport- och konsumentprodukter. Tvärtom innebär den subtraktiva processen att ta bort sektioner från ett materialblock genom skärning eller bearbetning av hög precision för att skapa en 3D -produkt.
Trots viktiga skillnader är tillsats- och subtraktiva processer inte alltid ömsesidigt exklusiva - eftersom de kan användas för att komplettera olika stadier av produktutvecklingen. En tidig konceptmodell eller prototyp skapas ofta av tillsatsprocessen. När den produkten har slutförts kan större partier krävas och öppnar dörren till subtraktiv tillverkning. På senare tid, där tiden är av essensen, tillämpas hybridtillsats/subtraktiva metoder för saker som att reparera skadade/slitna delar eller skapa kvalitetsdelar med mindre ledtid.
Automatisera framåt
För att uppfylla stränga kundkrav integrerar tillverkare ett antal trådmaterial som rostfritt stål, nickel, kobolt, krom, titan, aluminium och andra olika metaller i deras delkonstruktion, börjar med ett mjukt men starkt underlag och slutar med en hård, slitage -resistent komponent. Delvis har detta avslöjat behovet av högpresterande lösningar för större produktivitet och kvalitet i både tillsatsmiljöer och subtraktiva tillverkningsmiljöer, särskilt när det gäller processer som Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), WAAM-Subtraktiv, laserbeläggningssubtraktiva eller dekoration. Höjdpunkter inkluderar:
- Advanced Servo Technology:För att bättre ta itu med tid-till-marknadsmål och kunddesignspecifikationer, när det gäller dimensionell precision och finishkvalitet, vänder slutanvändarna till avancerade 3D-skrivare med servosystem (över stegmotorer) för optimal rörelsekontroll. Fördelarna med servomotorer, som Yaskawas Sigma-7, vänder tillsatsprocessen på huvudet och hjälper tillverkare övervinner vanliga problem via skrivarförstärkande kapacitet:
- Vibrationsundertryckning: Robusta servo-motorer har vibrationsundertryckningsfilter, såväl som anti-resonans- och hackfilter, vilket ger extremt smidig rörelse som kan eliminera de visuellt obehagliga stegade linjerna orsakade av stigmotormoment.
- Hastighetsförbättring: En utskriftshastighet på 350 mm/sek är nu en verklighet, mer än fördubblar den genomsnittliga utskriftshastigheten för en 3D -skrivare med en stegmotor. På liknande sätt kan en reshastighet på upp till 1 500 mm/sek uppnås med hjälp av roterande eller upp till 5 meter/sek med hjälp av linjär servoteknologi. Den extremt snabba accelerationsförmågan som tillhandahålls genom högpresterande servon gör det möjligt att flytta 3D-utskriftshuvuden snabbare in i sina korrekta positioner. Detta går långt för att lindra behovet av att bromsa ett helt system för att nå önskad finishkvalitet. Därefter innebär denna uppgradering i rörelsekontroll också att slutanvändare kan tillverka fler delar per timme utan att offra kvalitet.
- Automatisk inställning: Servosystem kan självständigt utföra sin egen anpassade inställning, vilket gör det möjligt att anpassa sig till förändringar i mekaniken för en skrivare eller varians i en utskriftsprocess. 3D -stegmotorer använder inte feedback med position, vilket gör det nästan omöjligt att kompensera för förändringar i processer eller avvikelser i mekanik.
- Kodaråterkoppling: Robusta servosystem som erbjuder absolut kodaråterkoppling behöver bara utföra en homing -rutin en gång, vilket resulterar i större drifttid och kostnadsbesparingar. 3D -skrivare som använder stegmotorteknologi saknar den här funktionen och måste hemtas varje gång de startas.
- Feedback Sensing: En extruder av en 3D -skrivare kan ofta vara en flaskhals i utskriftsprocessen, och en stegmotor har inte feedback -avkänningsförmågan att upptäcka ett extruderstopp - ett underskott som kan leda till ruin av ett helt utskriftsjobb. Med detta i åtanke kan servosystem upptäcka extruder -säkerhetskopior och förhindra glödtrampning. Nyckeln till överlägsen tryckning är att ha ett slutande system centrerat kring en högupplöst optisk kodare. Servomotorer med en 24-bitars absolut högupplösta kodare kan ge 16 777 216 bitar av återkopplingsupplösning med sluten slinga för större axel- och extrudernoggrannhet, samt synkronisering och syltskydd.
- Högpresterande robotar:Precis som robusta servomotorer förvandlar additiva tillämpningar, så är också robotar. Deras utmärkta vägprestanda, styva mekaniska strukturer och High Dust Protection (IP) -betyg-i kombination med avancerad anti-vibrationskontroll och multi-axel kapacitet-gör mycket flexibla sexaxelrobotar till ett idealiskt alternativ för de krävande processerna som omger användningen av 3D Skrivare, såväl som viktiga åtgärder för subtraktiva tillverkning och hybridtillsatser/subtraktiva metoder.
Robot Automation Complementary to 3D Printing Machines innebär i stor utsträckning hantering av tryckta delar i multi-maskininstallationer. Från att lossa enskilda delar från tryckmaskinen, till att separera delar efter en flerdelad tryckcykel, optimerar mycket flexibla och effektiva robotar operationer för större genomströmnings- och produktivitetsvinster.
Med traditionell 3D -utskrift är robotar till hjälp med pulverhantering, påfyllning av skrivarpulver vid behov och tar bort pulver från färdiga delar. På liknande sätt uppnås en annan delvisningsuppgifter som är populära bland metalltillverkning som slipning, polering, deburering eller skärning. Kvalitetsinspektion samt förpacknings- och logistikbehov tillgodoses också med robotteknologi, vilket frigör tillverkare för att fokusera sin tid på högre mervärdearbete, som anpassad tillverkning.
För större arbetsstycken verktygs industriella robotar för att direkt flytta ett 3D-skrivareksträngspruthuvud. Detta, i samband med perifera verktyg som roterande baser, positioner, linjära spår, gantries och mer, tillhandahåller den arbetsområde som krävs för att skapa rumsliga fria formstrukturer. Bortsett från klassisk snabb prototypning används robotar för tillverkning av stora volymfria delar, mögelformer, 3D-formade fackkonstruktioner och storformat hybriddelar. - Multi-Axis maskinkontroller:Innovativ teknik för att ansluta upp till 62 rörelsexlar i en enda miljö gör nu multisynkronisering av ett brett spektrum av industrirobotar, servosystem och variabla frekvensenheter som används i tillsats-, subtraktiva och hybridprocesser möjliga. En hel familj av enheter kan nu arbeta sömlöst tillsammans under fullständig kontroll och övervakning av en PLC (programmerbar logikstyrenhet) eller IEC -maskinstyrenhet, till exempel MP3300iec. Ofta programmerad med ett dynamiskt 61131 IEC-programvarupaket, såsom MotionWorks IEC, professionella plattformar som denna använder bekanta verktyg (dvs. reprap G-koder, funktionsblockdiagram, strukturerad text, stege diagram, etc.). För att underlätta enkel integration och optimera maskinens drifttid ingår färdiga verktyg som bäddnivåkompensation, extrudertryckskontroll, flera spindel- och extruderskontroll.
- Avancerad tillverkningsanvändargränssnitt:Mycket fördelaktigt för applikationer inom 3D-utskrift, formskärning, maskinverktyg och robotik, olika programvarupaket kan snabbt leverera ett lätt att sända grafiskt maskingränssnitt, vilket ger en väg till större mångsidighet. Intuitiva plattformar, som Yaskawa Compass, är designad med kreativitet och optimering i åtanke, som gör det möjligt för tillverkare att märka och enkelt anpassa skärmar. Från att inkludera kärnmaskinattribut till tillgodose kundbehov krävs lite programmering-eftersom dessa verktyg ger ett omfattande bibliotek med förbyggda C# plug-ins eller möjliggör import av anpassade plug-ins.
HÖJA SIG ÖVER
Medan de enskilda tillsats- och subtraktiva processerna förblir populära, kommer en större förskjutning mot den hybrid tillsatsmedel/subtraktiva metoden att inträffa under de närmaste åren. Förväntas växa med en sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) på 14,8 procent år 20271, Hybrid Additiv Manufacturing Machine -marknaden är beredd att möta uppticken i utvecklande kundkrav. För att stiga över konkurrensen bör tillverkarna väga för- och nackdelarna med hybridmetoden för sin verksamhet. Med förmågan att producera delar efter behov, till en stor minskning av koldioxidavtrycket, erbjuder hybridtillsats/subtraktiv process några attraktiva fördelar. Hur som helst bör de avancerade teknologierna för dessa processer inte förbises och bör implementeras på butiksgolv för att underlätta större produktivitet och produktkvalitet.
Inläggstid: augusti-2021
