به جلو در سه بعدی: بالاترین چالش ها در چاپ فلز سه بعدی

موتورها و روبات های سروو در حال تغییر برنامه های افزودنی هستند. آخرین نکات و برنامه ها را هنگام اجرای اتوماسیون روباتیک و کنترل پیشرفته حرکت برای تولید افزودنی و تفریق و همچنین موارد بعدی بیاموزید: روشهای افزودنی/تفریحی ترکیبی را فکر کنید.

پیشبرد اتوماسیون

توسط سارا ملایش و رزماری سوختگی

اتخاذ دستگاههای تبدیل برق ، فناوری کنترل حرکت ، روبات های بسیار انعطاف پذیر و ترکیبی از سایر فناوری های پیشرفته عوامل محرک برای رشد سریع فرآیندهای ساخت جدید در چشم انداز صنعتی است. انقلابی در نحوه ساخت نمونه های اولیه ، قطعات و محصولات ، تولید مواد افزودنی و تفریحی دو نمونه اصلی است که کارآیی و صرفه جویی در هزینه را ارائه داده اند که به دنبال رقابت هستند.

به عنوان چاپ سه بعدی ، تولید افزودنی (AM) روشی غیر سنتی است که معمولاً از داده های طراحی دیجیتال برای ایجاد اشیاء سه بعدی جامد با فیوز کردن لایه مواد به صورت لایه ای از پایین به بالا استفاده می کند. غالباً ساخت قطعات نزدیک به شکل (NNS) بدون ضایعات ، استفاده از AM برای طراحی محصولات اساسی و پیچیده همچنان به صنایعی مانند خودرو ، هوافضا ، انرژی ، پزشکی ، حمل و نقل و مصرفی ادامه می یابد. در مقابل ، فرآیند تفریحی مستلزم حذف بخش ها از یک بلوک از مواد با برش دقیق یا ماشینکاری برای ایجاد یک محصول سه بعدی است.

با وجود تفاوت های کلیدی ، فرآیندهای افزودنی و تفریق همیشه متقابل نیستند - زیرا می توان از آنها برای تعریف مراحل مختلف توسعه محصول استفاده کرد. یک مدل مفهوم اولیه یا نمونه اولیه اغلب توسط فرآیند افزودنی ایجاد می شود. پس از نهایی شدن این محصول ، ممکن است دسته های بزرگتر مورد نیاز باشد ، و در را برای تولید کمتری باز می کند. اخیراً ، در جایی که زمان ذات است ، روشهای افزودنی/تفریحی ترکیبی برای مواردی مانند ترمیم قطعات آسیب دیده/فرسوده یا ایجاد قطعات با کیفیت با زمان سرب کمتری اعمال می شود.

به جلو خودکار کنید

برای پاسخگویی به خواسته های دقیق مشتری ، سازندگان در حال ادغام طیف وسیعی از مواد سیم مانند فولاد ضد زنگ ، نیکل ، کبالت ، کروم ، تیتانیوم ، آلومینیوم و سایر فلزات متفاوت در ساخت و ساز خود هستند و با یک بستر نرم و در عین حال قوی شروع می کنند و با لباس سخت و سخت به پایان می رسند مؤلفه مقاوم. تا حدودی ، این امر نیاز به راه حل های با کارایی بالا برای بهره وری بیشتر و کیفیت در هر دو محیط تولید افزودنی و تفریحی را نشان داده است ، به خصوص در مواردی که فرآیندهای تولید افزودنی قوس سیم (WAAM) ، WAAM-s-seeppractive ، لیزری یا تزئینات مربوط به آن نگران کننده هستند. نکات برجسته شامل:

• فن آوری پیشرفته سروو:برای رسیدگی بهتر به اهداف زمان به بازار و مشخصات طراحی مشتری ، جایی که به دقت ابعادی و کیفیت پایان مربوط می شود ، کاربران نهایی برای کنترل حرکت بهینه به چاپگرهای سه بعدی پیشرفته با سیستم های سروو (بیش از موتورهای پله ای) روی می آورند. فواید موتورهای سروو ، مانند Sigma-7 Yaskawa ، روند افزودنی را روی سر خود قرار می دهد و به سازندگان کمک می کند تا از طریق قابلیت های تقویت چاپگر ، بر مشکلات رایج غلبه کنند:
  • سرکوب ارتعاش: موتورهای قوی سروو دارای فیلترهای سرکوب ارتعاش و همچنین فیلترهای ضد رزونانس و شکاف هستند و حرکتی بسیار صاف دارند که می تواند خطوط پله ای بصری ناخوشایند ناشی از موج گشتاور موتور پله را از بین ببرد.
  • پیشرفت سرعت: سرعت چاپ 350 میلی متر در ثانیه اکنون یک واقعیت است ، بیش از دو برابر کردن سرعت چاپ یک چاپگر سه بعدی با استفاده از موتور پله. به طور مشابه ، سرعت سفر تا 1500 میلی متر در ثانیه می تواند با استفاده از دوار یا 5 متر در ثانیه با استفاده از فناوری خطی سروو حاصل شود. قابلیت شتاب بسیار سریع ارائه شده از طریق سرویس های با کارایی بالا ، سرهای چاپی سه بعدی را قادر می سازد تا با سرعت بیشتری به موقعیت های مناسب خود منتقل شوند. این مسئله برای کاهش نیاز به کند کردن کل یک سیستم به پایین می رود تا به کیفیت پایان مطلوب برسد. پس از آن ، این به روزرسانی در کنترل حرکت همچنین به این معنی است که کاربران نهایی می توانند قطعات بیشتری را در ساعت بسازند بدون اینکه کیفیت را قربانی کنند.
  • تنظیم خودکار: سیستم های سروو می توانند به طور مستقل تنظیم سفارشی خود را انجام دهند ، که باعث می شود در یک فرآیند چاپ با تغییرات در مکانیک چاپگر یا واریانس ها سازگار شود. موتورهای پله ای سه بعدی از بازخورد موقعیت استفاده نمی کنند ، و جبران تغییر در فرآیندها یا اختلافات در مکانیک تقریباً غیرممکن است.
  • بازخورد رمزگذار: سیستم های سروو قوی که بازخورد رمزگذار مطلق را ارائه می دهند ، فقط باید یک بار یک روال خانگی را انجام دهند و در نتیجه باعث صرفه جویی در وقت و هزینه بیشتر شود. چاپگرهای سه بعدی که از فناوری موتور پله ای استفاده می کنند ، فاقد این ویژگی هستند و هر بار که از آنها استفاده می شود ، باید از آنها خارج شوند.
  • سنجش بازخورد: اکسترودر یک چاپگر سه بعدی اغلب می تواند یک تنگنا در فرآیند چاپ باشد و یک موتور پله ای توانایی سنجش بازخورد در تشخیص یک مربای اکسترودر را ندارد - کسری که می تواند منجر به خراب کردن یک کار چاپی کامل شود. با توجه به این نکته ، سیستم های سروو می توانند پشتیبان گیری اکسترودر را تشخیص داده و از سلب رشته جلوگیری کنند. نکته اصلی عملکرد برتر چاپ ، داشتن یک سیستم حلقه بسته است که در اطراف یک رمزگذار نوری با وضوح بالا قرار دارد. موتورهای سروو با یک رمزگذار با وضوح بالا 24 بیتی می توانند 16،777،216 بیت وضوح بازخورد حلقه بسته را برای دقت بیشتر و دقت اکسترودر و همچنین هماهنگ سازی و محافظت از جام فراهم کنند.
• روبات های با کارایی بالا:درست همانطور که موتورهای قوی سروو در حال تغییر برنامه های افزودنی هستند ، روبات ها نیز وجود دارند. عملکرد عالی مسیر آنها ، ساختار مکانیکی سفت و سخت و رتبه بندی حفاظت از گرد و غبار بالا (IP)-همراه با کنترل ضد لرزش پیشرفته و قابلیت چند محوره-روبات های شش محوره بسیار انعطاف پذیر را گزینه ای ایده آل برای فرآیندهای خواستار که استفاده از 3D را احاطه کرده اند ، می کند چاپگرها ، و همچنین اقدامات کلیدی برای ساخت و سازهای تفریحی و افزودنی/ترکیبی ترکیبی.
  اتوماسیون روباتیک به ماشین های چاپی سه بعدی تعارف می کند و به طور گسترده ای به دست آوردن قطعات چاپ شده در تاسیسات چند ماشین است. از بارگیری قطعات جداگانه از دستگاه چاپ ، گرفته تا جدا کردن قطعات پس از یک چرخه چاپ چند بخشی ، روبات های بسیار انعطاف پذیر و کارآمد عملیات را برای افزایش توان و بهره وری بیشتر بهینه می کنند.
  با چاپ سه بعدی سنتی ، روبات ها با مدیریت پودر ، پر کردن مجدد پودر چاپگر در صورت لزوم و از بین بردن پودر از قسمت های تمام شده مفید هستند. به طور مشابه ، سایر کارهای نهایی که در مورد ساخت فلزی مانند سنگ زنی ، پرداخت ، صیقل دادن یا برش محبوب است ، به راحتی حاصل می شود. بازرسی با کیفیت و همچنین نیازهای بسته بندی و تدارکات نیز با فناوری رباتیک روبرو می شوند و سازندگان را آزاد می کنند تا وقت خود را بر روی کار با ارزش بالاتر مانند ساخت سفارشی متمرکز کنند.
  برای کارگروه های بزرگتر ، روبات های صنعتی طولانی مدت در حال ابزار هستند تا مستقیماً یک سر اکستروژن چاپگر سه بعدی را جابجا کنند. این ، در رابطه با ابزارهای محیطی مانند پایه های چرخشی ، موقعیت یاب ، آهنگ های خطی ، گنتری ها و موارد دیگر ، فضای کاری مورد نیاز برای ایجاد ساختارهای فضایی آزاد را فراهم می کند. جدا از نمونه سازی سریع کلاسیک ، از روبات ها برای ساخت قطعات با حجم زیاد با حجم آزاد ، فرم های قالب ، ساخت و سازهای خرپای سه بعدی و قطعات هیبریدی با فرمت بزرگ استفاده می شود.
• کنترل کننده های ماشین چند محوره:فناوری نوآورانه برای اتصال حداکثر 62 محور حرکت در یک محیط واحد ، اکنون چند هماهنگ سازی طیف گسترده ای از روبات های صنعتی ، سیستم های سروو و درایوهای فرکانس متغیر مورد استفاده در فرآیندهای افزودنی ، تفریق و ترکیبی را ممکن می سازد. یک خانواده کامل از دستگاه ها اکنون می توانند یکپارچه با هم تحت کنترل و نظارت کامل یک PLC (کنترل کننده منطق قابل برنامه ریزی) یا کنترلر دستگاه IEC مانند MP3300IEC کار کنند. غالباً با یک بسته نرم افزاری پویا 61131 IEC ، مانند Motionworks IEC ، سیستم عامل های حرفه ای مانند این برنامه ریزی می شوند. برای تسهیل ادغام آسان و بهینه سازی دستگاه به موقع ، ابزارهای آماده مانند جبران تسطیح بستر ، کنترل فشار فشار اکسترودر ، کنترل دوک نخ ریسی و اکسترودر گنجانده شده است.
• رابط های کاربری پیشرفته تولید:برای برنامه های کاربردی در چاپ سه بعدی ، برش شکل ، ابزار ماشین و روباتیک بسیار مفید است ، بسته های نرم افزاری متنوع می توانند به سرعت یک رابط کاربری گرافیکی آسان برای محاسبه را ارائه دهند و راهی برای تطبیق پذیری بیشتر فراهم کنند. با خلاقیت و بهینه سازی در ذهن طراحی شده است ، سیستم عامل های بصری ، مانند Yaskawa Compass ، به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا مارک ها را به راحتی سفارشی کنند. از جمله ویژگی های ماشین اصلی گرفته تا نیازهای مشتری ، برنامه نویسی کمی لازم است-زیرا این ابزارها یک کتابخانه گسترده از افزونه های C# از پیش ساخته را ارائه می دهند یا واردات افزونه های سفارشی را امکان پذیر می کنند.

بالا رفتن

در حالی که فرآیندهای افزودنی و تفریق منفرد محبوب باقی مانده است ، تغییر بیشتر به سمت روش افزودنی/تفریق ترکیبی طی چند سال آینده رخ خواهد داد. انتظار می رود با نرخ رشد سالانه مرکب (CAGR) 14.8 درصد تا سال 2027 رشد کند¹، بازار دستگاه تولید مواد افزودنی ترکیبی برای برآورده کردن مطالبات در حال تحول در حال تحول مشتری آماده است. برای افزایش بالاتر از رقابت ، تولید کنندگان باید جوانب مثبت و منفی روش ترکیبی را برای عملکرد خود وزن کنند. با امکان تولید قطعات در صورت لزوم ، به کاهش عمده ردپای کربن ، فرایند افزودنی/تفریق ترکیبی مزایای جذاب را ارائه می دهد. صرف نظر از این ، فن آوری های پیشرفته برای این فرآیندها نباید نادیده گرفته شود و برای تسهیل بهره وری بیشتر و کیفیت محصول باید در کف فروشگاه ها پیاده سازی شود.