Servo motorlar ve robotlar, eklemeli uygulamaları dönüştürüyor. Eklemeli ve çıkarmalı üretim için robotik otomasyon ve gelişmiş hareket kontrolü uygularken en son ipuçlarını ve uygulamaları öğrenin ve ayrıca sırada ne var: hibrit eklemeli/çıkarmalı yöntemleri düşünün.
İLERLEYEN OTOMASYON
Sarah Mellish ve RoseMary Burns tarafından
Güç dönüştürme cihazlarının, hareket kontrol teknolojisinin, son derece esnek robotların ve diğer gelişmiş teknolojilerin eklektik bir karışımının benimsenmesi, endüstriyel manzarada yeni üretim süreçlerinin hızla büyümesinin itici faktörleridir. Prototiplerin, parçaların ve ürünlerin üretim şeklini devrim niteliğinde değiştiren eklemeli ve çıkarmalı üretim, üreticilerin rekabetçi kalmak için aradığı verimlilik ve maliyet tasarruflarını sağlayan iki önemli örnektir.
3D baskı olarak adlandırılan katkı üretimi (AM), genellikle malzemeleri alt katmandan yukarı doğru katman katman birleştirerek katı üç boyutlu nesneler oluşturmak için dijital tasarım verilerini kullanan geleneksel olmayan bir yöntemdir. Genellikle atıksız net şekle yakın (NNS) parçalar üretirken, hem temel hem de karmaşık ürün tasarımları için AM kullanımı otomotiv, havacılık, enerji, tıp, ulaşım ve tüketici ürünleri gibi endüstrilere nüfuz etmeye devam ediyor. Aksine, çıkarma işlemi, bir 3D ürün oluşturmak için yüksek hassasiyetli kesme veya işleme yoluyla bir malzeme bloğundan bölümleri çıkarmayı gerektirir.
Temel farklılıklara rağmen, eklemeli ve çıkarmalı süreçler her zaman birbirini dışlamaz — çünkü ürün geliştirmenin çeşitli aşamalarını tamamlamak için kullanılabilirler. Erken bir konsept modeli veya prototipi sıklıkla eklemeli süreçle oluşturulur. Bu ürün tamamlandıktan sonra, daha büyük partiler gerekebilir ve bu da çıkarmalı üretime kapı açar. Daha yakın zamanda, zamanın önemli olduğu yerlerde, hasarlı/aşınmış parçaları onarmak veya daha az teslim süresiyle kaliteli parçalar oluşturmak gibi şeyler için hibrit eklemeli/çıkarmalı yöntemler uygulanmaktadır.
İLERİYİ OTOMASYONLA
Sıkı müşteri taleplerini karşılamak için, üreticiler 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, aşınmaya dayanıklı bir bileşenle bitiriyorlar. Bu kısmen, hem katkısal hem de çıkarımsal üretim ortamlarında, özellikle tel ark katkısal üretim (WAAM), WAAM-çıkartmalı, lazer kaplama-çıkartmalı veya dekorasyon gibi süreçler söz konusu olduğunda daha fazla üretkenlik ve kalite için yüksek performanslı çözümlere olan ihtiyacı ortaya koydu. Öne çıkanlar şunlardır:
- Gelişmiş Servo Teknolojisi:Boyutsal hassasiyet ve son kalite söz konusu olduğunda, pazara sunma süresi hedeflerine ve müşteri tasarım özelliklerine daha iyi hitap etmek için, son kullanıcılar optimum hareket kontrolü için servo sistemli (adım motorları yerine) gelişmiş 3D yazıcılara yöneliyor. Yaskawa'nın Sigma-7'si gibi servo motorların faydaları, eklemeli süreci altüst ederek, üreticilerin yazıcı güçlendirme yetenekleri aracılığıyla yaygın sorunların üstesinden gelmelerine yardımcı oluyor:
- Titreşim bastırma: Sağlam servo motorlar, titreşim bastırma filtrelerinin yanı sıra anti-rezonans ve çentik filtreleriyle övünerek, adım motorunun tork dalgalanmasından kaynaklanan görsel olarak hoş olmayan kademeli çizgileri ortadan kaldırabilen son derece düzgün bir hareket sağlar.
- Hız geliştirme: 350 mm/sn'lik bir baskı hızı artık gerçek oldu ve bu, bir adım motoru kullanan 3D yazıcının ortalama baskı hızının iki katından fazla. Benzer şekilde, döner kullanılarak 1.500 mm/sn'ye kadar veya doğrusal servo teknolojisi kullanılarak 5 metre/sn'ye kadar bir hareket hızı elde edilebilir. Yüksek performanslı servolar aracılığıyla sağlanan son derece hızlı ivmelenme yeteneği, 3D baskı kafalarının uygun konumlarına daha hızlı bir şekilde hareket ettirilmesini sağlar. Bu, istenen son kaliteye ulaşmak için tüm bir sistemi yavaşlatma ihtiyacını ortadan kaldırmada uzun bir yol kat eder. Sonuç olarak, hareket kontrolündeki bu yükseltme, son kullanıcıların kaliteyi feda etmeden saat başına daha fazla parça üretebileceği anlamına da gelir.
- Otomatik ayarlama: Servo sistemleri, yazıcının mekaniğindeki değişikliklere veya bir baskı sürecindeki farklılıklara uyum sağlamayı mümkün kılan kendi özel ayarlarını bağımsız olarak gerçekleştirebilir. 3D adım motorları 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 ana konuma getirme rutini gerçekleştirmesi gerekir; bu da daha fazla çalışma süresi ve maliyet tasarrufu sağlar. Adım motor teknolojisini kullanan 3B yazıcılar bu özellikten yoksundur ve her çalıştırıldıklarında ana konuma getirilmeleri gerekir.
- Geri bildirim algılama: 3D yazıcının ekstrüderi genellikle baskı sürecinde bir darboğaz olabilir ve bir adım motoru, bir ekstrüder sıkışmasını tespit etmek için geri bildirim algılama yeteneğine sahip değildir; bu eksiklik, tüm bir baskı işinin mahvolmasına yol açabilir. Bunu akılda tutarak, 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 bitlik mutlak yüksek çözünürlüklü kodlayıcıya sahip servo motorlar, daha fazla eksen ve ekstrüder doğruluğunun yanı sıra senkronizasyon ve sıkışma koruması için 16.777.216 bitlik kapalı devre geri bildirim çözünürlüğü sağlayabilir.
- Yüksek Performanslı Robotlar:Tıpkı sağlam servo motorların katkı uygulamalarını dönüştürmesi gibi, robotlar da öyle. Mükemmel yol performansları, sert mekanik yapıları ve yüksek toz koruma (IP) derecelendirmeleri — gelişmiş titreşim önleme kontrolü ve çok eksenli yetenekle birleştiğinde — son derece esnek altı eksenli robotları, 3D yazıcıların kullanımını çevreleyen zorlu süreçler ve ayrıca çıkarmalı üretim ve hibrit eklemeli/çıkarmalı yöntemler için önemli eylemler için ideal bir seçenek haline getirir.
3D baskı makinelerine tamamlayıcı robotik otomasyon, çok makine kurulumlarında basılı parçaların işlenmesini yaygın olarak içerir. Baskı makinesinden tek tek parçaları boşaltmaktan, çok parçalı bir baskı döngüsünden sonra parçaları ayırmaya kadar, son derece esnek ve verimli robotlar daha fazla verim ve üretkenlik kazanımı için işlemleri optimize eder.
Geleneksel 3D baskıda, robotlar toz yönetimi, gerektiğinde yazıcı tozunu yeniden doldurma ve bitmiş parçalardan tozu çıkarma konusunda yardımcı olur. Benzer şekilde, taşlama, parlatma, çapak alma veya kesme gibi metal imalatında popüler olan diğer parça bitirme görevleri kolayca gerçekleştirilir. Kalite denetimi, paketleme ve lojistik ihtiyaçları da robotik teknolojiyle doğrudan karşılanıyor ve bu da imalatçıların zamanlarını özel imalat gibi daha yüksek katma değerli işlere odaklamalarını sağlıyor.
Daha büyük iş parçaları için, uzun erişimli endüstriyel robotlar, bir 3D yazıcı ekstrüzyon kafasını doğrudan hareket ettirecek şekilde tasarlanıyor. Bu, 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, 3D şekilli kafes yapıları ve büyük formatlı hibrit parçaların imalatı için kullanılıyor. - Çok Eksenli Makine Kontrolörleri:Tek bir ortamda 62 adede kadar hareket eksenini 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 bir cihaz ailesi, MP3300iec gibi bir PLC (Programlanabilir Mantık Denetleyicisi) veya 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, tanıdık araçları (yani, 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 ilerleme kontrolü, çoklu mil ve ekstruder kontrolü gibi hazır araçlar dahil edilmiştir.
- Gelişmiş Üretim Kullanıcı Arayüzleri:3D baskı, şekil kesme, makine aleti ve robotik uygulamaları için oldukça faydalı olan çeşitli yazılım paketleri, daha fazla çok yönlülüğe giden bir yol sağlayarak, kolayca özelleştirilebilen bir grafik makine arayüzünü hızla sunabilir. Yaratıcılık ve optimizasyon düşünülerek tasarlanan Yaskawa Compass gibi sezgisel platformlar, üreticilerin ekranları markalaştırmasına ve kolayca özelleştirmesine olanak tanır. Temel makine niteliklerini eklemekten müşteri ihtiyaçlarını karşılamaya kadar, çok az programlama gerekir; çünkü bu araçlar önceden oluşturulmuş C# eklentilerinin kapsamlı bir kütüphanesini sağlar veya özel eklentilerin içe aktarılmasını sağlar.
YÜKSELMEK
Tekli eklemeli ve çıkarmalı süreçler popülerliğini korurken, önümüzdeki birkaç yıl içinde hibrit eklemeli/çıkarmalı yönteme doğru daha büyük bir kayma meydana gelecektir. 2027 yılına kadar %14,8'lik bileşik yıllık büyüme oranıyla (CAGR) büyümesi bekleniyor1, hibrit katkı üretim makinesi pazarı, gelişen müşteri taleplerindeki artışı karşılamaya hazır. Rekabetin üstüne çıkmak için, üreticiler operasyonları için hibrit yönteminin artılarını ve eksilerini tartmalıdır. Gerektiğinde parça üretme yeteneğiyle, karbon ayak izinde büyük bir azalma sağlayan hibrit katkı/çıkarma süreci bazı cazip avantajlar sunar. Buna rağmen, bu süreçler için gelişmiş teknolojiler göz ardı edilmemeli ve daha fazla üretkenlik ve ürün kalitesini kolaylaştırmak için atölyelerde uygulanmalıdır.
Gönderi zamanı: 13-Ağu-2021
