Servo motorlar ve robotlar katmanlı uygulamaları dönüştürüyor. Eklemeli ve çıkarımlı üretim için robotik otomasyon ve gelişmiş hareket kontrolünü hayata geçirirken en son ipuçlarını ve uygulamaları öğrenin, ayrıca sırada ne var: hibrit toplama/çıkarma yöntemlerini düşünün.
OTOMASYONUN GELİŞMESİ
Yazan: Sarah Mellish ve RoseMary Burns
Güç dönüştürme cihazlarının, hareket kontrol teknolojisinin, son derece esnek robotların ve diğer ileri teknolojilerin eklektik bir karışımının benimsenmesi, endüstriyel ortamda yeni üretim süreçlerinin hızlı büyümesine yönelik itici faktörlerdir. Prototiplerin, parçaların ve ürünlerin yapılma biçiminde devrim yaratan eklemeli ve çıkarımlı üretim, imalatçıların rekabetçi kalmak için aradığı verimliliği ve maliyet tasarrufunu sağlayan iki önemli örnektir.
3D baskı olarak adlandırılan katmanlı üretim (AM), malzemeleri aşağıdan yukarıya doğru katman katman birleştirerek katı üç boyutlu nesneler oluşturmak için genellikle dijital tasarım verilerini kullanan geleneksel olmayan bir yöntemdir. Çoğu zaman atık olmadan net şekle yakın (NNS) parçalar üreten AM'nin hem temel hem de karmaşık ürün tasarımlarında kullanımı otomotiv, havacılık, enerji, medikal, ulaşım ve tüketici ürünleri gibi endüstrilere nüfuz etmeye devam ediyor. Aksine, çıkarma işlemi, 3 boyutlu bir ürün oluşturmak için yüksek hassasiyette kesme veya işleme yoluyla bir malzeme bloğundan bölümlerin çıkarılmasını gerektirir.
Önemli farklılıklara rağmen, toplama ve çıkarma işlemleri her zaman birbirini dışlamaz; ürün geliştirmenin çeşitli aşamalarını tamamlamak için kullanılabilirler. Erken bir konsept modeli veya prototip sıklıkla ekleme işlemiyle oluşturulur. Bu ürün nihai hale getirildikten sonra, daha büyük partiler gerekli olabilir ve bu da eksilmeli üretimin kapısını açar. Son zamanlarda, zamanın önemli olduğu durumlarda, hasarlı/aşınmış parçaların onarılması veya daha kısa sürede kaliteli parçalar üretilmesi gibi konularda hibrit ekleme/çıkarma yöntemleri uygulanmaya başlandı.
İLERİ OTOMATİKLEŞTİR
Zorlu müşteri taleplerini karşılamak için imalatçılar, yumuşak ama güçlü bir alt tabakayla başlayıp sert, aşınmaya dayanıklı bir yüzeyle tamamlayarak paslanmaz çelik, nikel, kobalt, krom, titanyum, alüminyum ve diğer benzer metaller gibi bir dizi tel malzemeyi parça yapılarına entegre ediyor. -dayanıklı bileşen. Kısmen bu, hem eklemeli hem de çıkarmalı üretim ortamlarında, özellikle de tel ark eklemeli üretim (WAAM), WAAM çıkarmalı, lazer kaplama çıkarmalı veya dekorasyon gibi süreçlerin söz konusu olduğu durumlarda, daha fazla üretkenlik ve kalite için yüksek performanslı çözümlere olan ihtiyacı ortaya çıkarmıştır. Öne çıkanlar şunları içerir:
- Gelişmiş Servo Teknolojisi:Boyutsal hassasiyet ve son kalite söz konusu olduğunda pazara çıkış süresi hedeflerini ve müşteri tasarım spesifikasyonlarını daha iyi ele almak amacıyla son kullanıcılar, optimum hareket kontrolü için servo sistemli (kademeli motorlar üzerinden) gelişmiş 3D yazıcılara yöneliyor. Yaskawa'nın Sigma-7'si gibi servo motorların faydaları, ekleme sürecini tersine çevirerek imalatçıların yazıcı güçlendirme özellikleri aracılığıyla sık karşılaşılan sorunların üstesinden gelmesine yardımcı olur:
- Titreşim bastırma: Sağlam servo motorlar, titreşim önleme filtrelerinin yanı sıra rezonans önleme ve çentik filtrelerine de sahiptir ve kademeli motor tork dalgalanmasının neden olduğu görsel olarak hoş olmayan kademeli çizgileri ortadan kaldırabilen son derece yumuşak hareket sağlar.
- Hız geliştirme: 350 mm/sn'lik baskı hızı artık bir gerçek; bu, kademeli motor kullanan bir 3D yazıcının ortalama baskı hızını iki katından fazla artırıyor. Benzer şekilde, döner kullanılarak 1.500 mm/sn'ye kadar veya doğrusal servo teknolojisi kullanılarak 5 metre/sn'ye kadar bir ilerleme hızına ulaşılabilir. Yüksek performanslı servolar sayesinde sağlanan son derece hızlı ivmelenme özelliği, 3D baskı kafalarının doğru konumlarına daha hızlı hareket etmesini sağlar. Bu, istenen son kat kalitesine ulaşmak için tüm sistemi yavaşlatma ihtiyacını hafifletme konusunda uzun bir yol kat ediyor. Sonuç olarak, hareket kontrolündeki bu iyileştirme aynı zamanda son kullanıcıların kaliteden ödün vermeden saatte daha fazla parça üretebileceği anlamına da geliyor.
- Otomatik ayarlama: Servo sistemler kendi özel ayarlarını bağımsız olarak gerçekleştirebilir, bu da bir yazıcının mekaniğindeki değişikliklere veya bir yazdırma işlemindeki değişikliklere uyum sağlamayı mümkün kılar. 3D step motorlar konum geri bildirimini kullanmaz, bu da süreçlerdeki değişiklikleri veya mekanikteki tutarsızlıkları telafi etmeyi neredeyse imkansız hale getirir.
- Kodlayıcı geri bildirimi: Mutlak kodlayıcı geri bildirimi sunan sağlam servo sistemlerinin yalnızca bir kez hedef arama rutini gerçekleştirmesi gerekir, bu da daha fazla çalışma süresi ve maliyet tasarrufu sağlar. Step motor teknolojisini kullanan 3 boyutlu yazıcılar bu özelliğe sahip değildir ve her çalıştırıldıklarında yuvaya yerleştirilmeleri gerekir.
- Geri bildirim algılama: Bir 3D yazıcının ekstrüderi genellikle yazdırma sürecinde bir darboğaz oluşturabilir ve bir step motor, bir ekstrüder sıkışmasını tespit edecek geri bildirim algılama yeteneğine sahip değildir; bu, tüm baskı işinin mahvolmasına yol açabilecek bir eksikliktir. Bunu akılda tutarak, servo sistemler ekstruder yedeklerini tespit edebilir ve filaman soyulmasını önleyebilir. Üstün baskı performansının anahtarı, yüksek çözünürlüklü bir optik kodlayıcının etrafında toplanmış kapalı devre bir sisteme sahip olmaktır. 24 bit mutlak yüksek çözünürlüklü kodlayıcıya sahip servo motorlar, senkronizasyon ve sıkışma korumasının yanı sıra daha fazla eksen ve ekstruder doğruluğu için 16.777.216 bit kapalı döngü geri bildirim çözünürlüğü sağlayabilir.
- Yüksek Performanslı Robotlar:Nasıl ki sağlam servo motorlar eklemeli uygulamaları dönüştürüyorsa, robotlar da öyle. Mükemmel yol performansları, sağlam mekanik yapıları ve yüksek toz koruma (IP) değerleri, gelişmiş titreşim önleme kontrolü ve çok eksenli yeteneklerle birleştiğinde, son derece esnek altı eksenli robotları, 3D kullanımını çevreleyen zorlu süreçler için ideal bir seçenek haline getiriyor. yazıcılar ve ayrıca çıkarımlı üretim ve hibrit ekleme/çıkarma yöntemlerine yönelik temel eylemler.
3D baskı makinelerini tamamlayan robotik otomasyon, büyük ölçüde, basılı parçaların çok makineli kurulumlarda işlenmesini gerektirir. Son derece esnek ve verimli robotlar, baskı makinesinden tek tek parçaların boşaltılmasından, çok parçalı bir baskı döngüsünden sonra parçaların ayrılmasına kadar, işlemleri daha fazla verim ve üretkenlik kazanımı için optimize eder.
Geleneksel 3D baskıda robotlar toz yönetiminde, gerektiğinde yazıcı tozunu yeniden doldurmada ve bitmiş parçalardan tozu çıkarmada yardımcı olur. Benzer şekilde taşlama, cilalama, çapak alma veya kesme gibi metal imalatında popüler olan diğer parça bitirme görevleri de kolaylıkla gerçekleştirilebilir. Kalite denetiminin yanı sıra paketleme ve lojistik ihtiyaçları da robotik teknolojiyle doğrudan karşılanıyor ve imalatçıların zamanlarını özel imalat gibi daha yüksek katma değerli işlere odaklamalarına olanak tanıyor.
Daha büyük iş parçaları için, uzun erişimli endüstriyel robotlar, bir 3D yazıcı ekstrüzyon kafasını doğrudan hareket ettirecek şekilde donatılıyor. Bu, döner tabanlar, konumlayıcılar, doğrusal raylar, köprüler ve daha fazlası gibi çevresel araçlarla birlikte mekansal serbest biçimli yapılar oluşturmak için gereken çalışma alanını sağlıyor. Klasik hızlı prototiplemenin yanı sıra, büyük hacimli serbest biçimli parçaların, kalıp formlarının, 3D şekilli kafes yapıların ve geniş formatlı hibrit parçaların imalatında robotlar kullanılıyor. - Çok Eksenli Makine Kontrolörleri:Tek bir ortamda 62'ye kadar hareket eksenini birbirine bağlayan yenilikçi teknoloji, artık toplamalı, çıkarmalı ve hibrit işlemlerde kullanılan çok çeşitli endüstriyel robotların, servo sistemlerin ve değişken frekanslı sürücülerin çoklu senkronizasyonunu mümkün kılıyor. Artık tüm bir cihaz ailesi, bir PLC'nin (Programlanabilir Lojik Kontrolör) veya MP3300iec gibi IEC makine kontrolörünün tam kontrolü ve izlenmesi altında birlikte sorunsuz bir şekilde çalışabilir. Genellikle MotionWorks IEC gibi dinamik bir 61131 IEC yazılım paketiyle programlanan bunun gibi profesyonel platformlar, tanıdık araçları kullanır (örn. RepRap G kodları, Fonksiyon Blok Şeması, Yapılandırılmış Metin, Merdiven Şeması vb.). Kolay entegrasyonu kolaylaştırmak ve makinenin çalışma süresini optimize etmek için yatak dengeleme telafisi, ekstrüder basıncı ilerleme kontrolü, çoklu iş mili ve ekstrüder kontrolü gibi hazır araçlar dahildir.
- Gelişmiş Üretim Kullanıcı Arayüzleri:3D baskı, şekil kesme, takım tezgahı ve robot teknolojisindeki uygulamalar için son derece faydalı olan çeşitli yazılım paketleri, hızlı bir şekilde kişiselleştirilmesi kolay bir grafik makine arayüzü sunarak daha fazla çok yönlülüğe giden yolu sağlayabilir. Yaratıcılık ve optimizasyon göz önünde bulundurularak tasarlanan Yaskawa Compass gibi sezgisel platformlar, üreticilerin ekranları markalamasına ve kolayca özelleştirmesine olanak tanır. Temel makine özelliklerinin dahil edilmesinden müşteri ihtiyaçlarının karşılanmasına kadar çok az programlama gerekir; çünkü bu araçlar önceden oluşturulmuş C# eklentilerinden oluşan kapsamlı bir kitaplık sağlar veya özel eklentilerin içe aktarılmasına olanak tanır.
YUKARI YÜKSELİN
Tekli toplama ve çıkarma işlemleri popüler olmaya devam ederken, önümüzdeki birkaç yıl içinde hibrit toplama/çıkarma yöntemine doğru daha büyük bir değişim yaşanacak. 2027 yılına kadar yüzde 14,8 bileşik yıllık büyüme oranında (CAGR) büyümesi bekleniyor1Hibrit katmanlı üretim makinesi pazarı, gelişen müşteri taleplerindeki artışı karşılamaya hazırlanıyor. Rekabette öne geçmek için üreticilerin kendi operasyonlarında hibrit yöntemin artılarını ve eksilerini tartmaları gerekiyor. Gerektiğinde parça üretme yeteneği ve karbon ayak izinde büyük bir azalma sağlayan hibrit ekleme/çıkarma işlemi bazı cazip faydalar sunuyor. Ne olursa olsun, bu süreçlere yönelik ileri teknolojiler göz ardı edilmemeli ve daha fazla üretkenlik ve ürün kalitesini kolaylaştırmak için atölyelerde uygulanmalıdır.
Gönderim zamanı: Ağu-13-2021
