מנועי סרוו ורובוטים משנים יישומים תוספים. למד את הטיפים והיישומים העדכניים ביותר בעת יישום אוטומציה רובוטית ובקרת תנועה מתקדמת עבור ייצור תוסף וחיסור, כמו גם מה הלאה: חשבו על שיטות הוספות/חיסור היברידיות.
אוטומציה מתקדמת
מאת שרה מליש ורוזמרי ברנס
אימוץ התקני המרת הספק, טכנולוגיית בקרת תנועה, רובוטים גמישים במיוחד ותמהיל אקלקטי של טכנולוגיות מתקדמות אחרות הם הגורמים המניעים לצמיחה מהירה של תהליכי ייצור חדשים ברחבי הנוף התעשייתי. מהפכה בדרך שבה אבות טיפוס, חלקים ומוצרים מיוצרים, ייצור תוסף וחסר הם שתי דוגמאות מובילות שסיפקו את היעילות והחיסכון בעלויות שהיצרנים מבקשים להישאר תחרותיים.
המכונה הדפסת תלת מימד, ייצור תוסף (AM) הוא שיטה לא מסורתית המשתמשת בדרך כלל בנתוני עיצוב דיגיטליים ליצירת אובייקטים תלת מימדיים מוצקים על ידי מיזוג חומרים שכבה אחר שכבה מלמטה למעלה. לעתים קרובות מייצרים חלקים בצורת כמעט נטו (NNS) ללא פסולת, השימוש ב-AM עבור עיצובי מוצרים בסיסיים ומורכבים ממשיך לחלחל לתעשיות כמו רכב, תעופה וחלל, אנרגיה, רפואה, תחבורה ומוצרי צריכה. להיפך, תהליך החיסור כרוך בהסרת חלקים מגוש חומר על ידי חיתוך או עיבוד דיוק גבוה ליצירת מוצר תלת מימדי.
למרות הבדלים מרכזיים, התהליכים התוספים והחיסורים אינם תמיד סותרים זה את זה - מכיוון שניתן להשתמש בהם כדי להחמיא לשלבים שונים של פיתוח המוצר. מודל קונספט מוקדם או אב טיפוס נוצר לעתים קרובות על ידי התהליך האדיטיבי. לאחר סיום המוצר הזה, ייתכן שיידרשו אצוות גדולות יותר, שיפתחו את הדלת לייצור מחסור. לאחרונה, כאשר הזמן הוא המהות, שיטות הוספות/חיסור היברידיות מיושמות לדברים כמו תיקון חלקים פגומים/שחוקים או יצירת חלקים איכותיים עם פחות זמן אספקה.
אוטומטי קדימה
כדי לענות על דרישות הלקוחות המחמירות, יצרנים משלבים מגוון חומרי תיל כמו נירוסטה, ניקל, קובלט, כרום, טיטניום, אלומיניום ומתכות שונות אחרות במבנה החלק שלהם, החל במצע רך אך חזק וכלה בבלאי קשה. -רכיב עמיד. באופן חלקי, זה חשף את הצורך בפתרונות ביצועים גבוהים לפרודוקטיביות ואיכות רבה יותר בסביבות ייצור תוסף וחיסור, במיוחד כאשר מדובר בתהליכים כמו ייצור תוסף קשת תיל (WAAM), WAAM-חיסור, חיפוי לייזר-חיסור או קישוט. הדגשים כוללים:
- טכנולוגיית סרוו מתקדמת:כדי לתת מענה טוב יותר ליעדי היציאה לשוק ומפרטי עיצוב הלקוח, בכל הנוגע לדיוק המימד ואיכות הגימור, משתמשי הקצה פונים למדפסות תלת מימד מתקדמות עם מערכות סרוו (על מנועי צעד) לשליטה אופטימלית בתנועה. היתרונות של מנועי סרוו, כמו Sigma-7 של Yaskawa, הופכים את תהליך התוספות על ראשו, ומסייעים ליצרנים להתגבר על בעיות נפוצות באמצעות יכולות שיפור המדפסת:
- דיכוי רעידות: מנועי סרוו חזקים מתהדרים במסנני דיכוי רעידות, כמו גם מסנני אנטי-תהודה וחריצים, המניבים תנועה חלקה ביותר שיכולה לחסל את הקווים המדורגים הלא נעימים חזותית הנגרמים על ידי אדוות מומנט מנוע צעד.
- שיפור מהירות: מהירות הדפסה של 350 מ"מ לשנייה היא כעת מציאות, יותר מהכפילה את מהירות ההדפסה הממוצעת של מדפסת תלת מימד המשתמשת במנוע צעד. באופן דומה, ניתן להשיג מהירות נסיעה של עד 1,500 מ"מ לשנייה באמצעות סיבובי או עד 5 מטר לשנייה באמצעות טכנולוגיית סרוו ליניארית. יכולת ההאצה המהירה במיוחד הניתנת באמצעות סרוו בעלי ביצועים גבוהים מאפשרת להעביר ראשי הדפסה תלת מימדיים למקומם המתאימים במהירות רבה יותר. זה עושה דרך ארוכה כדי להקל על הצורך להאט מערכת שלמה כדי להגיע לאיכות הגימור הרצויה. לאחר מכן, השדרוג הזה בבקרת התנועה אומר גם שמשתמשי קצה יכולים לייצר יותר חלקים בשעה מבלי להקריב את האיכות.
- כוונון אוטומטי: מערכות סרוו יכולות לבצע באופן עצמאי כוונון מותאם אישית משלהן, המאפשר להתאים לשינויים במכניקה של מדפסת או לשונות בתהליך הדפסה. מנועי צעד תלת מימדיים אינם משתמשים במשוב מיקום, מה שהופך את זה כמעט בלתי אפשרי לפצות על שינויים בתהליכים או אי התאמה במכניקה.
- משוב מקודד: מערכות סרוו חזקות המציעות משוב מוחלט של מקודד צריכות לבצע שגרת ביות פעם אחת בלבד, וכתוצאה מכך זמן פעולה רב יותר וחיסכון בעלויות. מדפסות תלת מימד המשתמשות בטכנולוגיית מנוע צעד חסרות תכונה זו וצריכות לקבל אותן בכל פעם שהן מופעלות.
- חישת משוב: מכבש של מדפסת תלת מימד יכול לעתים קרובות להוות צוואר בקבוק בתהליך ההדפסה, ולמנוע צעד אין את יכולת חישת המשוב לזהות חסימת מכבש - גירעון שעלול להוביל להרס של עבודת הדפסה שלמה. עם זאת בחשבון, מערכות סרוו יכולות לזהות גיבויים של מכבש ולמנוע הפשטת נימה. המפתח לביצועי הדפסה מעולים הוא מערכת לולאה סגורה המרוכזת סביב מקודד אופטי ברזולוציה גבוהה. מנועי סרוו עם מקודד ברזולוציה גבוהה אבסולוטית של 24 סיביות יכולים לספק 16,777,216 סיביות של רזולוציית משוב בלולאה סגורה לדיוק גבוה יותר של ציר ומכבש, כמו גם הגנה על סנכרון ותקע.
- רובוטים בעלי ביצועים גבוהים:כשם שמנועי סרוו חזקים משנים יישומים תוספים, כך גם רובוטים. ביצועי הנתיב המצוינים שלהם, המבנה המכני הקשיח ודירוגי הגנת אבק (IP) גבוהים - בשילוב עם בקרת אנטי-רעידות מתקדמת ויכולת רב-צירית - הופכים רובוטים בעלי שישה צירים גמישים במיוחד לאופציה אידיאלית עבור התהליכים התובעניים המקיפים את השימוש בתלת-ממד מדפסות, כמו גם פעולות מפתח לייצור החיסור ושיטות הוספה/חיסור היברידיות.
אוטומציה רובוטית המשלימה למכונות הדפסת תלת מימד כרוכה באופן נרחב בטיפול בחלקים מודפסים בהתקנות מרובות מכונות. מפריקת חלקים בודדים ממכונת ההדפסה ועד להפרדת חלקים לאחר מחזור הדפסה מרובה חלקים, רובוטים גמישים ויעילים ביותר מייעלים את הפעולות לשיפור תפוקה ופרודוקטיביות.
עם הדפסת תלת מימד מסורתית, רובוטים מועילים בניהול אבקה, מילוי מחדש של אבקת מדפסת בעת הצורך והסרת אבקה מחלקים מוגמרים. באופן דומה, משימות גימור חלק אחרות הפופולריות בייצור מתכת כמו השחזה, ליטוש, פירוק או חיתוך מושגות בקלות. בדיקת איכות, כמו גם צרכי אריזה ולוגיסטיקה נענים גם הם חזיתית בטכנולוגיה רובוטית, מה שמאפשר ליצרנים למקד את זמנם בעבודה בעלת ערך מוסף גבוה יותר, כמו ייצור מותאם אישית.
עבור חלקי עבודה גדולים יותר, רובוטים תעשייתיים ארוכי טווח עוברים כלים להזיז ישירות ראש אקסטרוזיה של מדפסת תלת מימד. זה, בשילוב עם כלים היקפיים כמו בסיסים מסתובבים, מנחים, מסילות ליניאריות, גבלים ועוד, מספקים את מרחב העבודה הנדרש ליצירת מבנים מרחביים בצורה חופשית. מלבד אב טיפוס מהיר קלאסי, רובוטים משמשים לייצור חלקים בעלי נפח גדול, צורות תבנית, מבני מסבך בצורת תלת מימד וחלקים היברידיים בפורמט גדול. - בקרי מכונה מרובי צירים:טכנולוגיה חדשנית לחיבור של עד 62 צירי תנועה בסביבה אחת מאפשרת כעת סנכרון רב של מגוון רחב של רובוטים תעשייתיים, מערכות סרוו וכונני תדרים משתנים המשמשים בתהליכים הוספים, החיסור וההיברידיים. משפחה שלמה של מכשירים יכולה כעת לעבוד יחד בצורה חלקה תחת שליטה וניטור מלאים של PLC (בקר לוגיקה לתכנות) או בקר מכונה של IEC, כגון MP3300iec. לעתים קרובות מתוכנתות עם חבילת תוכנה דינמית 61131 IEC, כגון MotionWorks IEC, פלטפורמות מקצועיות כמו זו משתמשות בכלים מוכרים (כלומר, RepRap G-codes, Function Block Diagram, Structured Text, Ladder Diagram וכו'). כדי להקל על אינטגרציה קלה ולייעל את זמן הפעולה של המכונה, כלולים כלים מוכנים כמו פיצוי הרמה של מיטה, בקרת התקדמות לחץ מכבש, בקרת ציר מרובה ובקרת מכבש.
- ממשקי משתמש ייצור מתקדמים:חבילות תוכנה מגוונות מועילות מאוד ליישומים בהדפסת תלת מימד, חיתוך צורות, כלי מכונה ורובוטיקה, יכולות לספק במהירות ממשק מכונה גרפי קל להתאמה אישית, ולספק מסלול לגיוון רב יותר. תוכנן מתוך מחשבה על יצירתיות ואופטימיזציה, פלטפורמות אינטואיטיביות, כמו Yaskawa Compass, מאפשרות ליצרנים למתג ולהתאים אישית מסכים בקלות. החל מהכלת תכונות ליבה של מכונה ועד למתן מענה לצרכי הלקוח, נדרש מעט תכנות - מכיוון שכלים אלה מספקים ספרייה נרחבת של תוספי C# מובנים מראש או מאפשרים ייבוא של תוספים מותאמים אישית.
לְהִתְעַלוֹת
בעוד שתהליכי התוספת והחיסור הבודדים נשארים פופולריים, שינוי גדול יותר לכיוון שיטת התוספת/החיסור ההיברידית יתרחש במהלך השנים הקרובות. צפוי לגדול בשיעור צמיחה שנתי מורכב (CAGR) של 14.8 אחוז עד 20271, שוק מכונות הייצור התוספות ההיברידיות מוכן לענות על העלייה בדרישות הלקוחות המתפתחות. כדי להתעלות מעל המתחרים, היצרנים צריכים לשקול את היתרונות והחסרונות של השיטה ההיברידית לפעילותם. עם היכולת לייצר חלקים לפי הצורך, להפחתה משמעותית בטביעת הרגל הפחמנית, תהליך התוספת/החיסור ההיברידי מציע כמה יתרונות אטרקטיביים. בלי קשר, אין להתעלם מהטכנולוגיות המתקדמות עבור תהליכים אלה ויש ליישם אותן בקומות החנויות כדי לאפשר פרודוקטיביות ואיכות מוצרים גבוהים יותר.
זמן פרסום: 13 באוגוסט 2021
