Servo motorlar ve robotlar, eklemeli üretim uygulamalarını dönüştürüyor. Eklemeli ve çıkarmalı üretim için robotik otomasyon ve gelişmiş hareket kontrolü uygularken en yeni ipuçlarını ve uygulamaları öğrenin; ayrıca sırada ne var: hibrit eklemeli/çıkarmalı yöntemleri düşünün.
GELİŞEN OTOMASYON
Sarah Mellish ve RoseMary Burns tarafından
Güç dönüşüm cihazlarının, hareket kontrol teknolojisinin, son derece esnek robotların ve diğer gelişmiş teknolojilerin eklektik bir karışımının benimsenmesi, endüstriyel alanda yeni üretim süreçlerinin hızla büyümesinin itici güçleridir. Prototiplerin, parçaların ve ürünlerin üretim biçiminde devrim yaratan eklemeli ve çıkarmalı üretim, üreticilerin rekabetçi kalmak için aradıkları verimlilik ve maliyet tasarruflarını sağlayan iki önemli örnektir.
3B baskı olarak da bilinen katmanlı üretim (AM), genellikle dijital tasarım verilerini kullanarak malzemeleri alttan üste katman katman birleştirerek katı üç boyutlu nesneler oluşturan geleneksel olmayan bir yöntemdir. Genellikle atıksız, neredeyse net şekilli (NNS) parçalar üreten AM, hem temel hem de karmaşık ürün tasarımlarında otomotiv, havacılık, enerji, tıp, ulaşım ve tüketici ürünleri gibi sektörlere nüfuz etmeye devam etmektedir. Öte yandan, çıkarma işlemi, bir malzeme bloğundan yüksek hassasiyetli kesme veya işleme yoluyla kesitler çıkararak 3B bir ürün oluşturmayı içerir.
Temel farklılıklara rağmen, eklemeli ve çıkarmalı üretim süreçleri her zaman birbirini dışlamaz; çünkü ürün geliştirmenin çeşitli aşamalarını tamamlamak için kullanılabilirler. Erken bir konsept model veya prototip genellikle eklemeli üretim süreciyle oluşturulur. Bu ürün tamamlandığında, daha büyük partiler gerekebilir ve bu da çıkarmalı üretime kapı açar. Son zamanlarda, zamanın önemli olduğu durumlarda, hasarlı/aşınmış parçaların onarımı veya daha kısa teslim süresiyle kaliteli parçalar üretmek gibi amaçlar için hibrit eklemeli/çıkarmalı üretim yöntemleri uygulanmaktadır.
İLERİYİ OTOMATİKLEŞTİR
Üreticiler, zorlu müşteri taleplerini karşılamak için paslanmaz çelik, nikel, kobalt, krom, titanyum, alüminyum ve diğer farklı metaller gibi bir dizi tel malzemesini parça yapılarına entegre ediyor; yumuşak ancak güçlü bir alt tabaka ile başlayıp sert ve aşınmaya dayanıklı bir bileşenle tamamlıyorlar. Bu durum, kısmen, hem eklemeli hem de çıkarmalı üretim ortamlarında, özellikle tel ark eklemeli üretim (WAAM), WAAM çıkarmalı, lazer kaplama çıkarmalı veya dekorasyon gibi süreçler söz konusu olduğunda, daha yüksek verimlilik ve kalite için yüksek performanslı çözümlere olan ihtiyacı ortaya koydu. Öne çıkan özellikler şunlardır:
- Gelişmiş Servo Teknolojisi:Boyutsal hassasiyet ve yüzey kalitesi söz konusu olduğunda, pazara sunma süresi hedeflerine ve müşteri tasarım özelliklerine daha iyi uyum sağlamak için son kullanıcılar, optimum hareket kontrolü için servo sistemli (adım motorları yerine) gelişmiş 3B yazıcılara yöneliyor. Yaskawa'nın Sigma-7 gibi servo motorlarının avantajları, eklemeli üretim sürecini altüst ederek, üreticilerin yazıcı performansını artırma yetenekleri sayesinde yaygın sorunların üstesinden gelmelerine yardımcı oluyor:
- Titreşim bastırma: Sağlam servo motorlar, titreşim bastırma filtrelerinin yanı sıra anti-rezonans ve çentik filtrelerine sahiptir ve adım motorunun tork dalgalanmasından kaynaklanan görsel olarak hoş olmayan basamaklı çizgileri ortadan kaldırabilen son derece düzgün bir hareket sağlar.
- Hız artışı: 350 mm/sn baskı hızı artık gerçek ve bu, adım motoru kullanan bir 3B yazıcının ortalama baskı hızının iki katından fazla. Benzer şekilde, döner servo teknolojisi kullanılarak 1.500 mm/sn'ye, doğrusal servo teknolojisi kullanılarak ise 5 metre/sn'ye kadar bir hareket hızı elde edilebiliyor. Yüksek performanslı servoların sağladığı son derece hızlı ivmelenme kabiliyeti, 3B baskı kafalarının uygun konumlarına daha hızlı hareket etmesini sağlıyor. Bu, istenen son kaliteye ulaşmak için tüm sistemi yavaşlatma ihtiyacını önemli ölçüde azaltıyor. Hareket kontrolündeki bu iyileştirme, son kullanıcıların kaliteden ödün vermeden saat başına daha fazla parça üretebileceği anlamına da geliyor.
- Otomatik ayarlama: Servo sistemleri, yazıcının mekaniğindeki değişikliklere veya baskı sürecindeki farklılıklara uyum sağlamayı mümkün kılan kendi özel ayarlamalarını bağımsız olarak gerçekleştirebilir. 3B adım motorları konum geri bildirimini kullanmadığından, süreçlerdeki değişiklikleri veya mekanikteki tutarsızlıkları telafi etmek neredeyse imkansızdır.
- Kodlayıcı geri bildirimi: Mutlak kodlayıcı geri bildirimi sunan sağlam servo sistemlerinin, yalnızca bir kez ana konuma dönme rutini gerçekleştirmesi yeterlidir; bu da daha fazla çalışma süresi ve maliyet tasarrufu sağlar. Adım motor teknolojisini kullanan 3B yazıcılar bu özellikten yoksundur ve her çalıştırıldıklarında ana konuma dönmeleri gerekir.
- Geri bildirim algılama: Bir 3B yazıcının ekstrüderi genellikle baskı sürecinde bir darboğaz oluşturabilir ve bir adım motoru, ekstrüder sıkışmasını tespit edecek geri bildirim algılama yeteneğine sahip değildir; bu eksiklik, tüm baskı işinin mahvolmasına yol açabilir. Bu bağlamda, servo sistemleri ekstrüder yedeklerini tespit edebilir ve filament sıyrılmasını önleyebilir. Üstün baskı performansının anahtarı, yüksek çözünürlüklü bir optik kodlayıcı etrafında merkezlenmiş kapalı devre bir sisteme sahip olmaktır. 24 bit mutlak yüksek çözünürlüklü kodlayıcıya sahip servo motorlar, daha yüksek eksen ve ekstrüder doğruluğunun yanı sıra senkronizasyon ve sıkışma koruması için 16.777.216 bit kapalı devre geri bildirim çözünürlüğü sağlayabilir.
- Yüksek Performanslı Robotlar:Sağlam servo motorlar, eklemeli üretim uygulamalarını dönüştürdüğü gibi, robotlar da dönüştürüyor. Mükemmel yol performansları, sağlam mekanik yapıları ve yüksek toz koruma (IP) değerleri, gelişmiş titreşim önleme kontrolü ve çok eksenli kabiliyetleriyle bir araya geldiğinde, son derece esnek altı eksenli robotlar, 3B yazıcıların kullanımını çevreleyen zorlu süreçlerin yanı sıra, çıkarmalı üretim ve hibrit eklemeli/çıkarmalı üretim yöntemleri için de ideal bir seçenek haline geliyor.
3D baskı makinelerine tamamlayıcı nitelikteki robotik otomasyon, genellikle çok makineli kurulumlarda basılı parçaların işlenmesini içerir. Baskı makinesinden tek tek parçaların boşaltılmasından, çok parçalı bir baskı döngüsünden sonra parçaların ayrılmasına kadar, son derece esnek ve verimli robotlar, daha yüksek verim ve üretkenlik kazanımları için operasyonları optimize eder.
Geleneksel 3B baskıda robotlar, toz yönetiminde yardımcı olur, gerektiğinde yazıcı tozunu doldurur ve bitmiş parçalardan tozu temizler. Benzer şekilde, taşlama, parlatma, çapak alma veya kesme gibi metal imalatında popüler olan diğer parça bitirme işlemleri de kolayca gerçekleştirilebilir. Kalite kontrol, paketleme ve lojistik ihtiyaçları da robot teknolojisiyle doğrudan karşılanarak, imalatçıların zamanlarını özel imalat gibi daha yüksek katma değerli işlere odaklamalarına olanak tanır.
Daha büyük iş parçaları için, uzun erişimli endüstriyel robotlar, bir 3B yazıcı ekstrüzyon kafasını doğrudan hareket ettirecek şekilde tasarlanıyor. Bu robotlar, döner tabanlar, konumlandırıcılar, 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, robotlar büyük hacimli serbest biçimli parçalar, kalıp formları, 3B şekilli kafes yapıları ve büyük formatlı hibrit parçaların üretiminde de kullanılıyor. - Çok Eksenli Makine Kontrolörleri:62 adede kadar hareket eksenini tek bir ortamda birbirine bağlayan yenilikçi teknoloji, artık eklemeli, çıkarmalı ve hibrit süreçlerde kullanılan çok çeşitli endüstriyel robotların, servo sistemlerinin ve değişken frekanslı sürücülerin çoklu senkronizasyonunu mümkün kılıyor. Artık tüm cihaz ailesi, bir PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi) veya MP3300iec gibi bir IEC makine denetleyicisinin tam kontrolü ve izlemesi altında sorunsuz bir şekilde birlikte çalışabilir. Genellikle MotionWorks IEC gibi dinamik bir 61131 IEC yazılım paketiyle programlanan bu tür profesyonel platformlar, bilindik araçları (örneğin, RepRap G kodları, Fonksiyon Blok Diyagramı, Yapılandırılmış Metin, Merdiven Diyagramı vb.) kullanır. Kolay entegrasyonu kolaylaştırmak ve makine çalışma süresini optimize etmek için yatak seviyeleme telafisi, ekstruder basınç avans kontrolü, çoklu mil ve ekstruder kontrolü gibi hazır araçlar eklenmiştir.
- Gelişmiş Üretim Kullanıcı Arayüzleri:3B baskı, şekil kesme, takım tezgahı ve robotik uygulamaları için son derece faydalı olan çeşitli yazılım paketleri, kolayca özelleştirilebilen bir grafik makine arayüzünü hızla sunarak daha fazla çok yönlülüğe giden bir yol sağlar. Yaratıcılık ve optimizasyon göz önünde bulundurularak tasarlanan Yaskawa Compass gibi sezgisel platformlar, üreticilerin ekranları markalamalarına ve kolayca özelleştirmelerine olanak tanır. Temel makine özelliklerini eklemekten müşteri ihtiyaçlarını karşılamaya kadar, bu araçlar önceden oluşturulmuş kapsamlı bir C# eklenti kütüphanesi sağladığı veya özel eklentilerin içe aktarılmasını sağladığı için çok az programlama gerektirir.
YÜKSELMEK
Tekli eklemeli ve çıkarmalı süreçler popülerliğini korurken, önümüzdeki birkaç yıl içinde hibrit eklemeli/çıkarmalı yönteme doğru daha büyük bir geçiş yaşanacak. 2027 yılına kadar %14,8 bileşik yıllık büyüme oranıyla (CAGR) büyümesi bekleniyor.1Hibrit katmanlı imalat makinesi pazarı, gelişen müşteri taleplerindeki artışa ayak uydurmaya hazır. Rekabette öne çıkmak için üreticiler, hibrit yöntemin operasyonları için avantajlarını ve dezavantajlarını değerlendirmelidir. Gerektiğinde parça üretebilme ve karbon ayak izini önemli ölçüde azaltma yeteneğiyle hibrit katmanlı/çıkarmalı üretim süreci, bazı cazip avantajlar sunmaktadır. Bununla birlikte, bu süreçler için gelişmiş teknolojiler göz ardı edilmemeli ve daha yüksek verimlilik ve ürün kalitesi sağlamak için üretim sahalarında uygulanmalıdır.
Gönderi zamanı: 13 Ağustos 2021
