เซอร์โวมอเตอร์และหุ่นยนต์กำลังเปลี่ยนแอพพลิเคชั่นเพิ่มเติม เรียนรู้เคล็ดลับและแอพพลิเคชั่นล่าสุดเมื่อใช้งานระบบอัตโนมัติของหุ่นยนต์และการควบคุมการเคลื่อนไหวขั้นสูงสำหรับการผลิตสารเติมแต่งและการลบเช่นเดียวกับสิ่งต่อไป: คิดว่าวิธีการเสริม/ลบไฮบริด
ระบบอัตโนมัติที่ก้าวหน้า
โดย Sarah Mellish และ Rosemary Burns
การใช้อุปกรณ์แปลงพลังงานเทคโนโลยีการควบคุมการเคลื่อนไหวหุ่นยนต์ที่ยืดหยุ่นอย่างมากและการผสมผสานที่ผสมผสานของเทคโนโลยีขั้นสูงอื่น ๆ คือปัจจัยผลักดันให้เกิดการเติบโตอย่างรวดเร็วของกระบวนการประดิษฐ์ใหม่ในภูมิทัศน์อุตสาหกรรม การปฏิวัติวิธีการสร้างต้นแบบชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์การผลิตสารเติมแต่งและการลบเป็นสองตัวอย่างที่สำคัญที่ให้ประสิทธิภาพและการประหยัดต้นทุนการประดิษฐ์ที่ต้องการให้สามารถแข่งขันได้
เรียกว่าการพิมพ์ 3 มิติการผลิตสารเติมแต่ง (AM) เป็นวิธีที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมที่มักใช้ข้อมูลการออกแบบดิจิทัลเพื่อสร้างวัตถุสามมิติที่เป็นของแข็งโดยการหลอมรวมชั้นวัสดุโดยเลเยอร์จากล่างขึ้นบน บ่อยครั้งที่การทำชิ้นส่วนใกล้กับรูปแบบเน็ต (NNS) โดยไม่มีของเสียการใช้ AM สำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์พื้นฐานและที่ซับซ้อนยังคงแทรกซึมอุตสาหกรรมเช่นยานยนต์, การบินและอวกาศ, พลังงาน, การแพทย์, การขนส่งและสินค้าอุปโภคบริโภค ในทางตรงกันข้ามกระบวนการลบจะส่งผลให้การลบส่วนออกจากบล็อกของวัสดุโดยการตัดที่มีความแม่นยำสูงหรือการตัดเฉือนเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ 3 มิติ
แม้จะมีความแตกต่างที่สำคัญ แต่กระบวนการเสริมและการลบนั้นไม่ได้เกิดขึ้นร่วมกันเสมอไป - เนื่องจากสามารถใช้เพื่อชมเชยขั้นตอนต่าง ๆ ของการพัฒนาผลิตภัณฑ์ รูปแบบแนวคิดหรือต้นแบบเริ่มต้นมักถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการเสริม เมื่อผลิตภัณฑ์นั้นเสร็จสิ้นแล้วอาจจำเป็นต้องใช้แบทช์ขนาดใหญ่ขึ้น เมื่อไม่นานมานี้เวลาที่มีความสำคัญมีการใช้วิธีการเสริม/ลบแบบไฮบริดสำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่นการซ่อมแซมชิ้นส่วนที่เสียหาย/สวมใส่หรือสร้างชิ้นส่วนที่มีคุณภาพโดยมีเวลานำน้อยลง
ไปข้างหน้าโดยอัตโนมัติ
เพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้าที่เข้มงวดผู้ผลิตกำลังรวมวัสดุลวดหลากหลายชนิดเช่นสแตนเลส, นิกเกิล, โคบอลต์, โครเมี่ยม, ไทเทเนียม, อลูมิเนียมและโลหะที่แตกต่างกันอื่น ๆ ในการก่อสร้างชิ้นส่วนเริ่มต้นด้วยสารตั้งต้นที่อ่อนนุ่ม -องค์ประกอบที่ทนได้ ในส่วนนี้ได้เปิดเผยถึงความจำเป็นในการแก้ปัญหาประสิทธิภาพสูงสำหรับการผลิตและคุณภาพที่มากขึ้นทั้งในสภาพแวดล้อมการผลิตสารเติมแต่งและการลบโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่กระบวนการเช่นการผลิตสารเติมแต่งอาร์ค (WAAM), WAAM-surptractive, การหุ้มด้วยเลเซอร์หรือการตกแต่งที่เกี่ยวข้อง ไฮไลท์รวมถึง:
- เทคโนโลยีเซอร์โวขั้นสูง:เพื่อให้ตรงกับเป้าหมายเวลาในการตลาดและข้อกำหนดการออกแบบของลูกค้าที่มีความแม่นยำในการสร้างมิติและคุณภาพที่เกี่ยวข้องผู้ใช้จะหันไปใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติขั้นสูงด้วยระบบเซอร์โว (มอเตอร์สเต็ปเปอร์) เพื่อการควบคุมการเคลื่อนไหวที่ดีที่สุด ประโยชน์ของ Servo Motors เช่น Sigma-7 ของ Yaskawa เปลี่ยนกระบวนการเสริมบนหัวช่วยให้ผู้ประดิษฐ์เอาชนะปัญหาทั่วไปผ่านความสามารถในการเพิ่มเครื่องพิมพ์:
- การปราบปรามการสั่นสะเทือน: มอเตอร์เซอร์โวที่แข็งแกร่งมีตัวกรองการปราบปรามการสั่นสะเทือนเช่นเดียวกับตัวกรองต่อต้านการสั่นสะเทือนและรอยบากทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นอย่างมากซึ่งสามารถกำจัดเส้นก้าวที่ไม่พึงประสงค์ที่เกิดจากแรงบิดแรงบิดของมอเตอร์
- การปรับปรุงความเร็ว: ความเร็วในการพิมพ์ 350 มม./วินาทีตอนนี้กลายเป็นจริงมากกว่าเพิ่มความเร็วการพิมพ์โดยเฉลี่ยของเครื่องพิมพ์ 3D โดยใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ ในทำนองเดียวกันความเร็วในการเดินทางสูงถึง 1,500 มม./วินาทีสามารถทำได้โดยใช้โรตารี่หรือสูงถึง 5 เมตร/วินาทีโดยใช้เทคโนโลยีเซอร์โวเชิงเส้น ความสามารถในการเร่งความเร็วที่รวดเร็วมากที่ให้ผ่านเซอร์โวประสิทธิภาพสูงช่วยให้หัวพิมพ์ 3 มิติสามารถเคลื่อนย้ายไปยังตำแหน่งที่เหมาะสมได้อย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น นี่เป็นหนทางไกลในการบรรเทาความจำเป็นในการชะลอระบบทั้งหมดลงเพื่อให้ได้คุณภาพที่ต้องการ ต่อจากนั้นการอัพเกรดในการควบคุมการเคลื่อนไหวนี้ยังหมายถึงผู้ใช้ปลายทางสามารถประดิษฐ์ชิ้นส่วนได้มากขึ้นต่อชั่วโมงโดยไม่ต้องเสียสละคุณภาพ
- การปรับจูนอัตโนมัติ: ระบบเซอร์โวสามารถทำการปรับแต่งแบบกำหนดเองได้อย่างอิสระซึ่งทำให้สามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงในกลไกของเครื่องพิมพ์หรือความแปรปรวนในกระบวนการพิมพ์ มอเตอร์สเต็ป 3 มิติไม่ได้ใช้ข้อเสนอแนะตำแหน่งทำให้แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะชดเชยการเปลี่ยนแปลงกระบวนการหรือความแตกต่างในกลไก
- ข้อเสนอแนะของตัวเข้ารหัส: ระบบเซอร์โวที่มีประสิทธิภาพที่ให้ข้อเสนอแนะแบบเข้ารหัสที่แน่นอนจำเป็นต้องดำเนินการตามปกติกลับบ้านหนึ่งครั้งส่งผลให้ประหยัดเวลามากขึ้นและประหยัดค่าใช้จ่าย เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ใช้เทคโนโลยีมอเตอร์สเต็ปเปอร์ขาดคุณสมบัตินี้และจำเป็นต้องมีบ้านทุกครั้งที่ขับเคลื่อน
- การตรวจจับความคิดเห็น: เครื่องอัดรีดของเครื่องพิมพ์ 3 มิติมักจะเป็นคอขวดในกระบวนการพิมพ์และมอเตอร์สเต็ปเปอร์ไม่มีความสามารถในการตรวจจับความคิดเห็นในการตรวจจับการติดขัดเครื่องอัดรีด - การขาดดุลที่อาจนำไปสู่การทำลายงานพิมพ์ทั้งหมด ด้วยสิ่งนี้ในใจระบบเซอร์โวสามารถตรวจจับการสำรองข้อมูลของเครื่องอัดรีดและป้องกันการลอกเส้นใย กุญแจสำคัญในการพิมพ์ที่เหนือกว่าคือการมีระบบวงปิดที่อยู่ตรงกลางรอบตัวเข้ารหัสออปติคัลความละเอียดสูง Servo Motors ที่มีตัวเข้ารหัสความละเอียดสูงแบบสัมบูรณ์ 24 บิตสามารถให้ความละเอียดตอบรับแบบวงปิด 16,777,216 บิตสำหรับแกนและความแม่นยำของเครื่องอัดรีดมากขึ้นรวมถึงการซิงโครไนซ์และการป้องกันแยม
- หุ่นยนต์ประสิทธิภาพสูง:เช่นเดียวกับมอเตอร์เซอร์โวที่แข็งแกร่งกำลังเปลี่ยนแอพพลิเคชั่นเพิ่มเติมดังนั้นหุ่นยนต์ก็เช่นกัน ประสิทธิภาพของเส้นทางที่ยอดเยี่ยมโครงสร้างเชิงกลที่เข้มงวดและการจัดอันดับฝุ่นละอองสูง (IP)-รวมกับการควบคุมการป้องกันการสั่นสะเทือนขั้นสูงและความสามารถหลายแกน-ทำให้หุ่นยนต์หกแกนที่ยืดหยุ่นสูงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับกระบวนการเรียกร้องที่ล้อมรอบการใช้ 3D 3D เครื่องพิมพ์รวมถึงการกระทำที่สำคัญสำหรับการผลิตเชิงลบและวิธีการเสริม/ลบแบบไฮบริด
ระบบอัตโนมัติของหุ่นยนต์ฟรีสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิตินั้นมีการจัดการชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมาอย่างกว้างขวางในการติดตั้งแบบหลายเครื่อง จากการขนถ่ายชิ้นส่วนแต่ละชิ้นจากเครื่องพิมพ์ไปจนถึงการแยกชิ้นส่วนหลังจากรอบการพิมพ์หลายส่วนหุ่นยนต์ที่ยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพสูงปรับการทำงานให้เหมาะสมสำหรับปริมาณงานที่เพิ่มขึ้นและการเพิ่มผลผลิต
ด้วยการพิมพ์ 3 มิติแบบดั้งเดิมหุ่นยนต์มีประโยชน์กับการจัดการผงการเติมผงเครื่องพิมพ์เมื่อจำเป็นและถอดผงออกจากชิ้นส่วนสำเร็จรูป ในทำนองเดียวกันงานการตกแต่งส่วนอื่น ๆ ที่ได้รับความนิยมจากการผลิตโลหะเช่นการบดการขัดเงาการหักบัญชีหรือการตัดจะทำได้อย่างง่ายดาย การตรวจสอบคุณภาพเช่นเดียวกับความต้องการบรรจุภัณฑ์และโลจิสติกส์ยังได้รับการตอบสนองอย่างดีด้วยเทคโนโลยีหุ่นยนต์ทำให้ผู้ประดิษฐ์สามารถมุ่งเน้นเวลาของพวกเขาในการทำงานที่มีมูลค่าเพิ่มขึ้นเช่นการประดิษฐ์ที่กำหนดเอง
สำหรับชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่ขึ้นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมระยะยาวกำลังถูกนำไปใช้เพื่อย้ายหัวอัดรีด 3D เครื่องพิมพ์โดยตรง สิ่งนี้ร่วมกับเครื่องมือต่อพ่วงเช่นฐานการหมุน, ตำแหน่ง, แทร็กเชิงเส้น, ร่องรอยและอื่น ๆ กำลังจัดหาพื้นที่ทำงานที่จำเป็นในการสร้างโครงสร้างฟอร์มอิสระเชิงพื้นที่ นอกเหนือจากการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วแบบคลาสสิกแล้วหุ่นยนต์ยังถูกนำมาใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนแบบฟอร์มฟรีขนาดใหญ่รูปแบบรา, โครงสร้างมัดรูปทรง 3 มิติและชิ้นส่วนไฮบริดขนาดใหญ่ - ตัวควบคุมเครื่องหลายแกน:เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมสำหรับการเชื่อมต่อการเคลื่อนที่สูงสุด 62 แกนในสภาพแวดล้อมเดียวกำลังทำให้การซิงโครไนซ์หลายครั้งของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่หลากหลายระบบเซอร์โวและไดรฟ์ความถี่ผันแปรที่ใช้ในกระบวนการเสริมการลบและไฮบริด ทั้งครอบครัวของอุปกรณ์สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่นภายใต้การควบคุมที่สมบูรณ์และการตรวจสอบ PLC (คอนโทรลเลอร์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้) หรือคอนโทรลเลอร์เครื่อง IEC เช่น MP3300iec มักจะตั้งโปรแกรมด้วยแพ็คเกจซอฟต์แวร์ IEC 61131 แบบไดนามิกเช่น Motionworks IEC, แพลตฟอร์มมืออาชีพเช่นนี้ใช้เครื่องมือที่คุ้นเคย (เช่น, reprap G-codes, ไดอะแกรมบล็อกฟังก์ชั่น, ข้อความที่มีโครงสร้าง, แผนผังบันได ฯลฯ ) เพื่ออำนวยความสะดวกในการรวมเข้าด้วยกันและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรให้เหมาะสมเครื่องมือสำเร็จรูปเช่นการชดเชยการปรับระดับเตียงการควบคุมความดันความดันของเครื่องอัดรีดการควบคุมแกนหมุนหลายแกนและการควบคุมเครื่องอัดรีด
- อินเทอร์เฟซผู้ใช้การผลิตขั้นสูง:เป็นประโยชน์อย่างมากต่อแอพพลิเคชั่นในการพิมพ์ 3 มิติการตัดรูปร่างเครื่องมือเครื่องจักรและหุ่นยนต์แพ็คเกจซอฟต์แวร์ที่หลากหลายสามารถส่งอินเทอร์เฟซเครื่องกราฟิกที่ง่ายต่อการปรับแต่งได้อย่างรวดเร็วซึ่งเป็นเส้นทางสู่ความหลากหลายที่มากขึ้น ออกแบบโดยคำนึงถึงความคิดสร้างสรรค์และการเพิ่มประสิทธิภาพในใจแพลตฟอร์มที่ใช้งานง่ายเช่นเข็มทิศ Yaskawa ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถแบรนด์และปรับแต่งหน้าจอได้อย่างง่ายดาย จากการรวมแอตทริบิวต์ของเครื่องหลักไปจนถึงความต้องการของลูกค้าจำเป็นต้องมีการเขียนโปรแกรมเพียงเล็กน้อยเนื่องจากเครื่องมือเหล่านี้มีห้องสมุดที่กว้างขวางของปลั๊กอิน C# prebuilt C# หรือเปิดใช้งานการนำเข้าปลั๊กอินที่กำหนดเอง
ขึ้นไปข้างบน
ในขณะที่กระบวนการเสริมและการลบเพียงอย่างเดียวยังคงเป็นที่นิยม แต่การเปลี่ยนแปลงที่มากขึ้นไปสู่วิธีการเสริม/ลบแบบไฮบริดจะเกิดขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า คาดว่าจะเติบโตในอัตราการเติบโตต่อปี (CAGR) ที่ 14.8 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 25601ตลาดเครื่องผลิตเครื่องเติมแต่งแบบไฮบริดนั้นพร้อมที่จะตอบสนองความต้องการของลูกค้าที่พัฒนาขึ้น เพื่อเพิ่มขึ้นเหนือการแข่งขันผู้ผลิตควรชั่งน้ำหนักข้อดีและข้อเสียของวิธีไฮบริดสำหรับการดำเนินงานของพวกเขา ด้วยความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนตามความจำเป็นเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่สำคัญกระบวนการเสริม/ลบแบบไฮบริดให้ประโยชน์ที่น่าสนใจ ไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับกระบวนการเหล่านี้ไม่ควรมองข้ามและควรนำไปใช้กับชั้นร้านค้าเพื่ออำนวยความสะดวกในการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์มากขึ้น
เวลาโพสต์: ส.ค. -13-2021
