Les servomoteurs et les robots transforment les applications additives. Apprenez les derniers conseils et applications lors de la mise en œuvre de l'automatisation robotique et du contrôle de mouvement avancé pour la fabrication additive et soustractive, ainsi que ce qui est suivant: pensez aux méthodes hybrides additives / soustractifs.
Avanouissement de l'automatisation
Par Sarah Mellish et Rosemary Burns
L'adoption de dispositifs de conversion de puissance, la technologie de contrôle des mouvements, les robots extrêmement flexibles et un mélange éclectique d'autres technologies avancées sont des facteurs moteur de la croissance rapide de nouveaux processus de fabrication à travers le paysage industriel. La révolution de la façon dont les prototypes, les pièces et les produits sont fabriqués, l'additif et la fabrication soustractive sont deux exemples principaux qui ont fourni l'efficacité et des économies de coûts que les fabricants cherchent à rester compétitifs.
L'impression 3D, la fabrication additive (AM) est une méthode non traditionnelle qui utilise généralement des données de conception numérique pour créer des objets en trois dimensions solides en fusionnant la couche de matériaux par couche de bas en haut. Souvent, la fabrication de pièces de la forme proche (NNS) sans déchets, l'utilisation de la MA pour les conceptions de produits de base et complexes continue de imprégner des industries comme l'automobile, l'aérospatiale, l'énergie, les produits médicaux, de transport et de consommation. Au contraire, le processus soustractif implique de retirer les sections d'un bloc de matériau par coupe ou usinage de haute précision pour créer un produit 3D.
Malgré les différences clés, les processus additifs et soustractifs ne s'excluent pas toujours mutuellement - car ils peuvent être utilisés pour compléter diverses étapes du développement de produits. Un modèle ou un prototype de concept précoce est fréquemment créé par le processus additif. Une fois ce produit finalisé, des lots plus importants peuvent être nécessaires, ouvrant la porte à la fabrication soustractive. Plus récemment, lorsque le temps est de l'essence, des méthodes additives / soustractifs hybrides sont appliquées pour des choses comme la réparation de pièces endommagées / usées ou la création de pièces de qualité avec moins de délai.
Automatiser
Pour répondre aux demandes strictes des clients, les fabricants intégrent une gamme de matériaux métalliques comme l'acier inoxydable, le nickel, le cobalt, le chrome, le titane, l'aluminium et d'autres métaux différents dans leur construction de pièces, en commençant par un substrat doux mais fort et en finissant avec un composant dur et résistant à l'usure. Cela a révélé la nécessité de solutions de haute performance pour une plus grande productivité et qualité dans les environnements de fabrication additifs et soustractifs, en particulier lorsque des processus comme la fabrication additive par arc (WAAM), le WAAM-substractif, le revêtement laser sont préoccupés par le revêtement laser ou la décoration. Les faits saillants comprennent:
- Technologie des servomotes avancés:Pour mieux aborder les objectifs de délai de marché et les spécifications de conception des clients, en ce qui concerne la précision dimensionnelle et la qualité de finition, les utilisateurs finaux se tournent vers des imprimantes 3D avancées avec des systèmes de servomotes (sur les moteurs pas à pas) pour un contrôle de mouvement optimal. Les avantages des servomoteurs, tels que Sigma-7 de Yaskawa, tournent le processus additif sur sa tête, aidant les fabricants à surmonter les problèmes communs via des capacités de renforcement de l'imprimante:
- Suppression des vibrations: les servomoteurs robustes possèdent des filtres de suppression de vibration, ainsi que des filtres anti-résonance et encoche, ce qui donne un mouvement extrêmement fluide qui peut éliminer les lignes étanchées visuellement désagréables causées par l'ondulation de couple de moteur pas à pas.
- Amélioration de la vitesse: une vitesse d'impression de 350 mm / sec est désormais une réalité, plus que doubler la vitesse d'impression moyenne d'une imprimante 3D à l'aide d'un moteur pas à pas. De même, une vitesse de voyage allant jusqu'à 1 500 mm / s peut être réalisée en utilisant le rotatif ou jusqu'à 5 mètres / s en utilisant la technologie linéaire. La capacité d'accélération extrêmement rapide fournie par des servos haute performance permet de déplacer plus rapidement les têtes d'impression 3D dans leurs positions appropriées. Cela contribue grandement à atténuer la nécessité de ralentir un système entier pour atteindre la qualité de finition souhaitée. Par la suite, cette mise à niveau du contrôle de mouvement signifie également que les utilisateurs finaux peuvent fabriquer plus de pièces par heure sans sacrifier la qualité.
- Taping automatique: les systèmes de servo peuvent effectuer indépendamment leur propre réglage personnalisé, ce qui permet de s'adapter aux modifications de la mécanique d'une imprimante ou de variances dans un processus d'impression. Les moteurs pas à pas 3D n'utilisent pas la rétroaction de position, ce qui rend presque impossible de compenser les changements dans les processus ou les écarts de mécanique.
- Retour de l'encodeur: Des systèmes de servomotes robustes qui offrent une rétroaction absolue encodeur ne doivent effectuer qu'une routine de homing une fois, entraînant une plus grande disponibilité et des économies de coûts. Les imprimantes 3D qui utilisent la technologie du moteur pas à pas n'ont pas cette fonctionnalité et doivent être hébergées chaque fois qu'elles sont alimentées.
- Scellage de rétroaction: Une extrudeuse d'une imprimante 3D peut souvent être un goulot d'étranglement dans le processus d'impression, et un moteur pas à pas n'a pas la capacité de détection de rétroaction à détecter un confiture d'extrudeuse - un déficit qui peut conduire à la ruine d'un travail imprimé entier. Dans cet esprit, les systèmes de servo peuvent détecter des sauvegardes extrudeuses et empêcher le décapage du filament. La clé des performances d'impression supérieure est d'avoir un système en boucle fermée centrée sur un encodeur optique haute résolution. Les servomoteurs avec un codeur haute résolution absolue 24 bits peuvent fournir 16 777 216 bits de résolution de rétroaction en boucle fermée pour une plus grande précision sur l'axe et l'extrudeuse, ainsi que la synchronisation et la protection de la confiture.
- Robots haute performance:Tout comme les servomoteurs robustes transforment les applications additives, il en va de même des robots. Leurs excellentes performances de chemin, leur structure mécanique rigide et leurs notes élevées de protection contre la poussière (IP) - combinées à un contrôle anti-vibration avancé et à des capacités multi-axes - font des robots à six axes hautement flexibles une option idéale pour les processus exigeants qui entourent l'utilisation des imprimantes 3D, ainsi que des actions clés pour la fabrication soustraite et les méthodes additives / soustrables hybrides.
Automatisation robotique complémentaire aux machines d'impression 3D implique largement la manipulation des pièces imprimées dans des installations multi-machines. De décharger les pièces individuelles de la machine à imprimer à la séparation des pièces après un cycle d'impression en plusieurs parties, les robots très flexibles et efficaces optimisent les opérations pour des gains de débit et de productivité plus importants.
Avec l'impression 3D traditionnelle, les robots sont utiles avec la gestion de la poudre, le remplissage de la poudre d'imprimante en cas de besoin et l'élimination de la poudre des pièces finies. De même, d'autres tâches de finition de finition populaires auprès de la fabrication de métaux comme le broyage, le polissage, le déburlateur ou la coupe sont facilement réalisées. Une inspection de qualité, ainsi que des besoins d'emballage et de logistique sont également satisfaites avec une technologie robotique, libérant des fabricants pour concentrer leur temps sur un travail à valeur ajoutée plus élevée, comme la fabrication personnalisée.
Pour les pièces plus grandes, les robots industriels à longue portée sont en cours d'outils pour déplacer directement une tête d'extrusion d'imprimante 3D. Ceci, en conjonction avec des outils périphériques tels que les bases rotatives, les positionneurs, les pistes linéaires, les portiques et plus, fournissent l'espace de travail requis pour créer des structures de forme libre spatiale. Outre le prototypage rapide classique, des robots sont utilisés pour la fabrication de pièces de forme libre de grands volumes, de formes de moisissures, de constructions de fermes en forme de 3D et de pièces hybrides à grand format. - Contrôleurs de machines multi-axes:Une technologie innovante pour connecter jusqu'à 62 axes de mouvement dans un seul environnement fait désormais la multi-synchronisation d'un large éventail de robots industriels, de systèmes de servomotes et de disques de fréquence variables utilisés dans les processus additifs, soustractifs et hybrides possibles. Une famille entière d'appareils peut désormais fonctionner de manière transparente sous le contrôle complet et la surveillance d'un CLC (contrôleur logique programmable) ou du contrôleur de machine IEC, comme le MP3300IEC. Souvent programmé avec un progiciel dynamique 61131 IEC, tel que MotionWorks IEC, des plates-formes professionnelles comme celle-ci utilisent des outils familiers (c.-à-d. Reprap codes, diagramme de bloc fonctionnel, texte structuré, diagramme de échelle, etc.). Pour faciliter une intégration facile et optimiser la disponibilité de la machine, des outils prêts à l'emploi comme la compensation de nivellement du lit, le contrôle d'avance de pression d'extrudeuse, le contrôle multiple de broche et d'extrudeuse sont inclus.
- Interfaces utilisateur de fabrication avancées:Très bénéfique pour les applications dans l'impression 3D, la coupe de forme, la machine-outil et la robotique, divers packages logiciels peuvent rapidement fournir une interface de machine graphique facile à personnaliser, offrant une voie vers une plus grande polyvalence. Conçus avec la créativité et l'optimisation à l'esprit, les plates-formes intuitives, comme Yaskawa Compass, permettent aux fabricants de marquer et de personnaliser facilement les écrans. De l'inclusion des attributs de la machine principale aux besoins des clients pour répondre aux clients, peu de programmation est requise - car ces outils fournissent une vaste bibliothèque de plug-ins C # prédéfinie ou permettent l'importation de plug-ins personnalisés.
SURMONTER
Bien que les processus additifs et soustruits uniques restent populaires, un plus grand changement vers la méthode additive / soustractive hybride se produira au cours des prochaines années. Devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 14,8% d'ici 20271, le marché des machines de fabrication d'additifs hybrides est sur le point de répondre à la hausse des demandes en évolution des clients. Pour dépasser la concurrence, les fabricants devraient peser les avantages et les inconvénients de la méthode hybride pour leurs opérations. Avec la capacité de produire des pièces au besoin, à une réduction majeure de l'empreinte carbone, le processus hybride additif / soustractif offre des avantages attrayants. Quoi qu'il en soit, les technologies avancées de ces processus ne doivent pas être négligées et doivent être mises en œuvre dans les magasins d'atelier pour faciliter une plus grande productivité et une plus grande qualité de produit.
Heure du poste: août-13-2021
