מנועי סרוו ורובוטים משנים יישומים תוספיים. למד את הטיפים והיישומים העדכניים ביותר בעת יישום אוטומציה רובוטית ובקרת תנועה מתקדמת לייצור תוספי וחיסורי, כמו גם מה הלאה: חשוב על שיטות תוספי/חיסור היברידיות.
קידום אוטומציה
מאת שרה מליש ורוזמרי ברנס
אימוץ התקני המרת חשמל, טכנולוגיית בקרת תנועה, רובוטים גמישים ביותר ושילוב אקלקטי של טכנולוגיות מתקדמות אחרות הם גורמים מניעים לצמיחה המהירה של תהליכי ייצור חדשים ברחבי הנוף התעשייתי. ייצור תוסף ותוסף, המחולל מהפכה באופן שבו אבות טיפוס, חלקים ומוצרים מיוצרים, הן שתי דוגמאות עיקריות שסיפקו את היעילות והחיסכון בעלויות שיצרנים מבקשים להישאר תחרותיים.
ייצור תוספי (AM), המכונה הדפסה תלת-ממדית, היא שיטה לא מסורתית המשתמשת בדרך כלל בנתוני עיצוב דיגיטליים כדי ליצור אובייקטים תלת-ממדיים מוצקים על ידי מיזוג חומרים שכבה אחר שכבה מלמטה למעלה. ייצור תוספי, המיוצר לעתים קרובות בצורה כמעט סופית (NNS) ללא פסולת, ממשיך לחלחל לתעשיות כמו רכב, תעופה וחלל, אנרגיה, רפואה, תחבורה ומוצרי צריכה. להיפך, תהליך חיסור כרוך בהסרת מקטעים מגוש חומר על ידי חיתוך או עיבוד שבבי בדיוק גבוה ליצירת מוצר תלת-ממדי.
למרות הבדלים מרכזיים, התהליכים התוספים והחיסוריים אינם תמיד סותרים זה את זה - מכיוון שניתן להשתמש בהם כדי להשלים שלבים שונים של פיתוח מוצר. מודל קונספט מוקדם או אב טיפוס נוצרים לעתים קרובות על ידי תהליך התוספים. לאחר שהמוצר סויים, ייתכן שיידרשו אצוות גדולות יותר, מה שפותח את הדלת לייצור חיסורי. לאחרונה, כאשר הזמן הוא קריטי, שיטות היברידיות של תוספות/חיסור מיושמות לדברים כמו תיקון חלקים פגומים/בלויים או יצירת חלקים איכותיים עם פחות זמן אספקה.
אוטומציה של העברה קדימה
כדי לעמוד בדרישות המחמירות של הלקוחות, יצרנים משלבים מגוון חומרי תיל כמו נירוסטה, ניקל, קובלט, כרום, טיטניום, אלומיניום ומתכות שונות אחרות בבניית החלקים שלהם, החל במצע רך אך חזק וגימור ברכיב קשיח ועמיד בפני שחיקה. בין היתר, עובדה זו חשפה את הצורך בפתרונות בעלי ביצועים גבוהים לפרודוקטיביות ואיכות גבוהות יותר בסביבות ייצור תוסף ותוסף, במיוחד בכל הנוגע לתהליכים כמו ייצור תוסף קשת תיל (WAAM), WAAM-סוכרתי, ציפוי לייזר-סוכרתי או קישוט. נקודות השיא כוללות:
- טכנולוגיית סרוו מתקדמת:כדי להתמודד טוב יותר עם יעדי זמן הגעה לשוק ומפרטי עיצוב של הלקוח, בכל הנוגע לדיוק מימדי ואיכות גימור, משתמשי הקצה פונים למדפסות תלת-ממד מתקדמות עם מערכות סרוו (על פני מנועי צעד) לבקרת תנועה אופטימלית. היתרונות של מנועי סרוו, כמו ה-Sigma-7 של יאסקווה, הופכים את התהליך האדיטיבי על פיו, ועוזרים ליצרנים להתגבר על בעיות נפוצות באמצעות יכולות הגברת מדפסות:
- דיכוי רעידות: מנועי סרוו חזקים מתהדרים במסנני דיכוי רעידות, כמו גם במסנני אנטי-רזוננס ומסנני חריץ, המניבים תנועה חלקה במיוחד שיכולה לבטל את קווי המדרגות הלא נעימים מבחינה ויזואלית הנגרמים מאדוות מומנט מנוע צעד.
- שיפור מהירות: מהירות הדפסה של 350 מ"מ/שנייה היא כעת מציאות, יותר מהכפלה ממהירות ההדפסה הממוצעת של מדפסת תלת-ממד באמצעות מנוע צעד. באופן דומה, ניתן להשיג מהירות נסיעה של עד 1,500 מ"מ/שנייה באמצעות מנוע סיבובי או עד 5 מטר/שנייה באמצעות טכנולוגיית סרוו ליניארית. יכולת התאוצה המהירה במיוחד המסופקת על ידי סרוו בעלי ביצועים גבוהים מאפשרת להזיז את ראשי ההדפסה התלת-ממדיים למיקומם המתאים מהר יותר. זה תורם דרך ארוכה להקלה על הצורך להאט מערכת שלמה כדי להגיע לאיכות הגימור הרצויה. כתוצאה מכך, שדרוג זה בבקרת תנועה גם אומר שמשתמשי הקצה יכולים לייצר יותר חלקים בשעה מבלי להתפשר על האיכות.
- כוונון אוטומטי: מערכות סרוו יכולות לבצע כוונון מותאם אישית באופן עצמאי, מה שמאפשר להסתגל לשינויים במכניקה של המדפסת או לשונות בתהליך ההדפסה. מנועי צעד תלת-ממדיים אינם משתמשים במשוב מיקום, מה שהופך את זה לכמעט בלתי אפשרי לפצות על שינויים בתהליכים או פערים במכניקה.
- משוב מקודד: מערכות סרוו חזקות המציעות משוב מקודד מוחלט צריכות לבצע שגרת כיוון בית פעם אחת בלבד, וכתוצאה מכך זמן פעולה גדול יותר וחיסכון בעלויות. למדפסות תלת-ממד המשתמשות בטכנולוגיית מנוע צעד חסרה תכונה זו ויש צורך לכוון אותן לבית בכל פעם שהן מופעלות.
- חישת משוב: מכבש של מדפסת תלת-ממד יכול לעתים קרובות להוות צוואר בקבוק בתהליך ההדפסה, ולמנוע צעד אין את יכולת חישת המשוב כדי לזהות חסימה במכבש - גירעון שיכול להוביל להרס של עבודת הדפסה שלמה. בהתחשב בכך, מערכות סרוו יכולות לזהות גיבויים במכבש ולמנוע קריסת פילמנט. המפתח לביצועי הדפסה מעולים הוא מערכת בלולאה סגורה שבמרכזה מקודד אופטי ברזולוציה גבוהה. מנועי סרוו עם מקודד ברזולוציה גבוהה מוחלטת של 24 סיביות יכולים לספק 16,777,216 סיביות של רזולוציית משוב בלולאה סגורה לדיוק גדול יותר של הציר והמכבש, כמו גם הגנה מפני סנכרון וחסימה.
- רובוטים בעלי ביצועים גבוהים:כשם שמנועי סרוו חזקים משנים יישומים תוספי תנועה, כך גם רובוטים. ביצועי המסלול המצוינים שלהם, המבנה המכני הקשיח ודירוגי ההגנה הגבוהים מפני אבק (IP) - בשילוב עם בקרת אנטי-ויברציה מתקדמת ויכולת רב-צירית - הופכים את הרובוטים הגמישים ביותר בעלי שישה צירים לאופציה אידיאלית עבור התהליכים התובעניים המקיפים את השימוש במדפסות תלת-ממד, כמו גם לפעולות מפתח עבור ייצור חיסורי ושיטות היברידיות תוספי/חיסור.
אוטומציה רובוטית משלימה למכונות הדפסה תלת-ממדית כוללת באופן נרחב את הטיפול בחלקים מודפסים במתקנים מרובי מכונות. החל מפריקת חלקים בודדים ממכונת ההדפסה ועד להפרדת חלקים לאחר מחזור הדפסה מרובה חלקים, רובוטים גמישים ויעילים במיוחד מייעלים את הפעולות לשיפור תפוקה ופרודוקטיביות.
עם הדפסה תלת-ממדית מסורתית, רובוטים מסייעים בניהול אבקה, מילוי אבקה למדפסת בעת הצורך והסרת אבקה מחלקים מוגמרים. באופן דומה, משימות גימור חלקים אחרות הפופולריות בייצור מתכת כמו השחזה, ליטוש, הסרת שבבים או חיתוך מושגות בקלות. בדיקת איכות, כמו גם צרכי אריזה ולוגיסטיקה, נענים גם הם ישירות באמצעות טכנולוגיה רובוטית, מה שמשחרר יצרנים למקד את זמנם בעבודה בעלת ערך מוסף גבוה יותר, כמו ייצור בהתאמה אישית.
עבור חלקי עבודה גדולים יותר, רובוטים תעשייתיים ארוכי טווח מצוידים בכלים להזזת ראש אקסטרוזיה של מדפסת תלת-ממד ישירות. זה, בשילוב עם כלים היקפיים כמו בסיסים מסתובבים, ממקמים, מסילות ליניאריות, גנטריות ועוד, מספקים את סביבת העבודה הנדרשת ליצירת מבנים מרחביים חופשיים. מלבד יצירת אב טיפוס מהירה קלאסית, רובוטים משמשים לייצור חלקים חופשיים בנפח גדול, תבניות תבנית, מבני מסבך תלת-ממדיים וחלקים היברידיים בפורמט גדול. - בקרי מכונה רב-ציריים:טכנולוגיה חדשנית לחיבור עד 62 צירי תנועה בסביבה אחת מאפשרת כעת סנכרון מרובה של מגוון רחב של רובוטים תעשייתיים, מערכות סרוו וכונני תדר משתנה המשמשים בתהליכים תוסף, חיסור והיברידיים. משפחה שלמה של מכשירים יכולה כעת לעבוד יחד בצורה חלקה תחת שליטה וניטור מלאים של בקר לוגי ניתנת לתכנות (PLC) או בקר מכונה IEC, כגון ה-MP3300iec. פלטפורמות מקצועיות כמו זו, המתוכנתות לעתים קרובות באמצעות חבילת תוכנה דינמית 61131 IEC, כגון MotionWorks IEC, משתמשות בכלים מוכרים (למשל, קודי G של RepRap, דיאגרמת בלוקי פונקציה, טקסט מובנה, דיאגרמת סולם וכו'). כדי להקל על שילוב קל ולמטב את זמן הפעולה של המכונה, כלולים כלים מוכנים כמו פיצוי פילוס משטח, בקרת התקדמות לחץ במכבש, בקרת צירים מרובים ובקרת מכבש.
- ממשקי משתמש מתקדמים לייצור:חבילות תוכנה מגוונות, המועילות מאוד ליישומים בהדפסה תלת-ממדית, חיתוך צורות, כלי עבודה מכניים ורובוטיקה, יכולות לספק במהירות ממשק מכונה גרפי קל להתאמה אישית, ולספק נתיב לגמישות רבה יותר. פלטפורמות אינטואיטיביות, כמו Yaskawa Compass, שתוכננו תוך מחשבה על יצירתיות ואופטימיזציה, מאפשרות ליצרנים למתג ולהתאים אישית בקלות מסכים. החל מהכללת תכונות ליבה של המכונה ועד להתאמה לצורכי הלקוח, נדרש תכנות מועט - מכיוון שכלים אלה מספקים ספרייה נרחבת של תוספים מוכנים מראש ב-C# או מאפשרים ייבוא של תוספים מותאמים אישית.
לְהִתְעַלוֹת
בעוד שתהליכים של חיבור וחיסור יחידים נותרים פופולריים, מעבר גדול יותר לכיוון שיטת חיבור/חיסור היברידית יתרחש במהלך השנים הקרובות. צפוי לגדול בקצב צמיחה שנתי מצטבר (CAGR) של 14.8 אחוזים עד 2027.1, שוק מכונות הייצור ההיברידיות מסוג Additive מוכן לעמוד בעלייה בדרישות הלקוחות המתפתחות. כדי להתעלות מעל המתחרים, על היצרנים לשקול את היתרונות והחסרונות של השיטה ההיברידית עבור פעילותם. עם היכולת לייצר חלקים לפי הצורך, תוך הפחתה משמעותית של טביעת הרגל הפחמנית, תהליך ההיתוך/החסר ההיברידי מציע כמה יתרונות אטרקטיביים. ללא קשר לכך, אין להתעלם מהטכנולוגיות המתקדמות עבור תהליכים אלה ויש ליישמן ברצפות הייצור כדי להקל על פרודוקטיביות ואיכות מוצר גבוהות יותר.
זמן פרסום: 13 באוגוסט 2021
