Servómótorar og vélmenni eru að gjörbylta aukningarforritum. Lærðu nýjustu ráðin og notkunarmöguleikana við innleiðingu vélmennastýrðrar sjálfvirkni og háþróaðrar hreyfistýringar fyrir aukningar- og frádráttarframleiðslu, sem og hvað er næst: hugsaðu um blendinga aukningar-/frádráttaraðferðir.
AÐ FRAMFRAM SJÁLFVIRKNI
Eftir Söru Mellish og RoseMary Burns
Innleiðing orkubreytingartækja, hreyfistýringartækni, afar sveigjanlegra vélmenna og fjölbreytt blanda af annarri háþróaðri tækni eru drifkraftar fyrir hraðan vöxt nýrra framleiðsluferla í iðnaðarlandslaginu. Samlagningar- og frádráttarframleiðsla hefur gjörbyltt framleiðsluferli frumgerða, hluta og vara og eru tvö góð dæmi um skilvirkni og kostnaðarsparnað sem framleiðendur leitast við að vera samkeppnishæfir.
Aukefnisframleiðsla (e. additive manufacturing, AM), einnig þekkt sem þrívíddarprentun, er óhefðbundin aðferð sem notar venjulega stafræn hönnunargögn til að búa til þrívíddarhluti með því að sameina efni lag fyrir lag, neðan frá og upp. Aukefnisframleiðsla er oft framleidd án úrgangs og heldur áfram að gegnsýra bæði í grunn- og flóknum vöruhönnunum í atvinnugreinum eins og bílaiðnaði, flug- og geimferðaiðnaði, orkuiðnaði, læknisfræði, samgöngum og neysluvörum. Aftur á móti felur frádráttarferlið í sér að fjarlægja hluta úr efnisblokk með nákvæmri skurði eða vélrænni vinnslu til að búa til þrívíddarvöru.
Þrátt fyrir lykilmun eru samlagningar- og frádráttaraðferðir ekki alltaf gagnkvæmt útilokandi - þar sem þær geta verið notaðar til að bæta við ýmis stig vöruþróunar. Snemmbúin hugmyndalíkan eða frumgerð er oft búin til með samlagningarferlinu. Þegar varan er fullkláruð gæti þurft stærri framleiðslulotur, sem opnar dyrnar fyrir frádráttarframleiðslu. Nýlega, þar sem tíminn er naumur, eru blönduð samlagningar-/frádráttaraðferðir notaðar til að gera við skemmda/slitna hluti eða búa til gæðahluti með styttri afhendingartíma.
SJÁLFVIRK ÁFRAMSENDING
Til að mæta ströngum kröfum viðskiptavina eru framleiðendur að samþætta fjölbreytt vírefni eins og ryðfrítt stál, nikkel, kóbalt, króm, títan, ál og önnur ólík málma í hlutaframleiðslu sína, byrjað með mjúku en sterku undirlagi og frágang með hörðum, slitþolnum íhlut. Að hluta til hefur þetta leitt í ljós þörfina fyrir afkastamiklar lausnir til að auka framleiðni og gæði bæði í samlagningar- og frádráttarframleiðsluumhverfum, sérstaklega þegar kemur að ferlum eins og vírbogasamlagningarframleiðslu (WAAM), WAAM-frádráttarframleiðslu, leysigeislaklæðningu-frádráttarframleiðslu eða skreytingum. Meðal helstu atriði eru:
- Ítarleg Servo tækni:Til að ná betur markmiðum um markaðssetningu og hönnunarforskriftir viðskiptavina, þar sem nákvæmni í vídd og gæði frágangs, eru notendur að leita í háþróaða þrívíddarprentara með servókerfum (í stað skrefmótora) til að fá bestu mögulegu hreyfistjórnun. Kostir servómótora, eins og Sigma-7 frá Yaskawa, snúa við aukningarferlinu og hjálpa framleiðendum að sigrast á algengum vandamálum með prentaraaukningarmöguleikum:
- Titringsdeyfing: Öflugir servómótorar eru með titringsdeyfingarsíum, sem og síum gegn ómun og hak, sem skilar afar mjúkri hreyfingu sem getur útrýmt sjónrænt óþægilegum stigvaxandi línum sem orsakast af togbylgjum í skrefmótornum.
- Hraðaaukning: Prenthraði upp á 350 mm/sek er nú orðinn að veruleika, sem er meira en tvöföldun meðalprenthraða þrívíddarprentara með skrefmótor. Á sama hátt er hægt að ná allt að 1.500 mm/sek með snúningshraða eða allt að 5 metrum/sek með línulegri servótækni. Mjög hröð hröðun sem öflugir servóar veita gerir það að verkum að hægt er að færa þrívíddarprenthausana hraðar í réttar stöður. Þetta dregur verulega úr þörfinni á að hægja á öllu kerfinu til að ná tilætluðum frágangsgæðum. Þessi uppfærsla á hreyfistýringu þýðir einnig að notendur geta framleitt fleiri hluti á klukkustund án þess að fórna gæðum.
- Sjálfvirk stilling: Servókerfi geta sjálfstætt framkvæmt sína eigin sérsniðnu stillingu, sem gerir það mögulegt að aðlagast breytingum á vélfræði prentara eða frávikum í prentferli. Þrívíddar skrefmótorar nota ekki staðsetningarviðbrögð, sem gerir það nær ómögulegt að bæta upp fyrir breytingar á ferlum eða frávik í vélfræði.
- Kóðaraendurgjöf: Öflug servókerfi sem bjóða upp á algera kóðaraendurgjöf þurfa aðeins að framkvæma heimastillingarferli einu sinni, sem leiðir til meiri spenntíma og sparnaðar. 3D prentarar sem nota skrefmótortækni skortir þennan eiginleika og þurfa að vera heimastilltir í hvert skipti sem þeir eru ræstir.
- Endurgjöfskynjun: Útpressari í 3D prentara getur oft verið flöskuháls í prentferlinu og skrefmótor hefur ekki endurgjöfskynjunargetu til að greina stíflur í útpressaranum — galla sem getur leitt til þess að allt prentverk eyðileggist. Með þetta í huga geta servókerfi greint stíflur í útpressaranum og komið í veg fyrir að þráður slitni. Lykillinn að betri prentframmistöðu er að hafa lokað kerfi sem miðast við hágæða ljósleiðara. Servómótorar með 24-bita algerri hágæða kóðara geta veitt 16.777.216 bita af lokaðri endurgjöf fyrir meiri nákvæmni ása og útpressara, sem og samstillingu og vörn gegn stíflum.
- Afkastamiklir vélmenni:Rétt eins og öflugir servómótorar eru að gjörbylta aukefnaforritum, þá gera vélmenni það líka. Framúrskarandi afköst þeirra, stíf vélræn uppbygging og mikil rykvörn (IP) - ásamt háþróaðri titringsvörn og fjölása getu - gera mjög sveigjanlega sexása vélmenni að kjörnum valkosti fyrir krefjandi ferli sem tengjast notkun þrívíddarprentara, sem og lykilaðgerðir fyrir frádráttarframleiðslu og blönduð aukefna-/frádráttaraðferðir.
Sjálfvirk vélmennavinnsla, sem er viðbót við þrívíddarprentvélar, felur í sér meðhöndlun prentaðra hluta í mörgum vélum. Frá því að afferma einstaka hluta úr prentvélinni til að aðskilja hluta eftir prentun í mörgum hlutum, hámarka mjög sveigjanleg og skilvirk vélmenni rekstur fyrir meiri afköst og framleiðni.
Með hefðbundinni þrívíddarprentun eru vélmenni gagnleg við duftstjórnun, áfyllingu prentardufts eftir þörfum og fjarlægingu dufts úr fullunnum hlutum. Á sama hátt er auðvelt að framkvæma önnur verkefni sem eru vinsæl í málmsmíði, eins og slípun, fægingu, afgrátun eða skurð. Gæðaeftirlit, sem og pökkunar- og flutningsþörfum er einnig mætt beint með vélmennatækni, sem frelsar framleiðendur til að einbeita sér að verkum sem skapa meira virði, eins og sérsmíði.
Fyrir stærri vinnustykki eru iðnaðarvélmenni með langdrægri teygju útbúin til að færa prenthaus 3D prentara beint. Þetta, ásamt aukaverkfærum eins og snúningsfössum, staðsetningartækjum, línulegum brautum, gantry-brúnum og fleiru, býður upp á það vinnurými sem þarf til að búa til frjálsar byggingar. Auk hefðbundinnar hraðfrumgerðasmíði eru vélmenni notuð til að framleiða stórar frjálsar byggingarhlutar, mót, 3D-laga burðarvirki og stórsniðnar blendingahluta. - Stýringar fyrir marga ása vélar:Nýstárleg tækni til að tengja allt að 62 hreyfiása í einu umhverfi gerir nú mögulega fjölþætta samstillingu á fjölbreyttum iðnaðarvélmennum, servókerfum og breytilegum tíðnidrifum sem notuð eru í samlagningar-, frádráttar- og blendingsferlum. Heil fjölskylda tækja getur nú unnið óaðfinnanlega saman undir fullri stjórn og eftirliti PLC (forritanlegra rökfræðistýringa) eða IEC vélastýringar, eins og MP3300iec. Oft forritað með kraftmiklum 61131 IEC hugbúnaðarpakka, eins og MotionWorks IEC, nota faglegir kerfi eins og þessi kunnugleg verkfæri (t.d. RepRap G-kóða, virkniblokkarit, skipulagðan texta, stigamynd o.s.frv.). Til að auðvelda samþættingu og hámarka spenntíma véla eru tilbúin verkfæri eins og jöfnun á rúmi, þrýstingsstýring á extruder, stjórnun á mörgum spindlum og extruder innifalin.
- Ítarleg notendaviðmót fyrir framleiðslu:Fjölbreytt hugbúnaðarpakka, sem eru mjög gagnlegir fyrir forrit í þrívíddarprentun, formskurði, vélbúnaði og vélmennafræði, geta fljótt skilað auðveldu sérsniðnu grafísku vélaviðmóti og veitt leið til meiri fjölhæfni. Innsæisvettvangar eins og Yaskawa Compass eru hannaðir með sköpunargáfu og hagræðingu í huga og gera framleiðendum kleift að vörumerkja og sérsníða skjái auðveldlega. Hvort sem um er að ræða að fella inn kjarnaeiginleika vélarinnar eða að mæta þörfum viðskiptavina, þarf litla forritun — þar sem þessi verkfæri bjóða upp á mikið safn af forsmíðuðum C# viðbótum eða gera kleift að flytja inn sérsniðnar viðbætur.
RISAST YFIR
Þó að aðferðirnar með einni samlagningu og frádrætti séu enn vinsælar, mun meiri breyting í átt að blönduðum samlagningar-/frádrættisaðferðum eiga sér stað á næstu árum. Gert er ráð fyrir að samsettur árlegur vöxtur (CAGR) verði 14,8 prósent fyrir árið 2027.1Markaðurinn fyrir blönduð aukefnisframleiðsluvélar er tilbúinn til að mæta vaxandi kröfum viðskiptavina. Til að rísa upp úr samkeppninni ættu framleiðendur að vega og meta kosti og galla blönduðu aðferðarinnar fyrir starfsemi sína. Með möguleikanum á að framleiða hluti eftir þörfum, sem dregur verulega úr kolefnisspori, býður blönduðu aukefnis-/frádráttarferlin upp á nokkra aðlaðandi kosti. Engu að síður ætti ekki að vanrækja háþróaða tækni fyrir þessi ferli og ætti að innleiða hana í verksmiðjum til að auka framleiðni og gæði vörunnar.
Birtingartími: 13. ágúst 2021
