I servomotori è i robot stanu trasfurmendu l'applicazioni additive. Amparate i cunsiglii è l'applicazioni più recenti quandu implementate l'automatizazione robotica è u cuntrollu di muvimentu avanzatu per a fabricazione additiva è sottrattiva, è ancu ciò chì vene dopu: pensate à i metudi ibridi additivi/sottrattivi.
AUTOMAZIONE AVANZATA
Di Sarah Mellish è RoseMary Burns
L'adozione di dispositivi di cunversione di putenza, tecnulugia di cuntrollu di u muvimentu, robot estremamente flessibili è un mischju ecletticu di altre tecnulugie avanzate sò fattori determinanti per a rapida crescita di novi prucessi di fabricazione in tuttu u paisaghju industriale. Rivoluzionendu u modu in cui i prototipi, e parti è i prudutti sò fabbricati, a fabricazione additiva è sottrattiva sò dui esempi principali chì anu furnitu l'efficienza è u risparmiu di costi chì i fabricatori cercanu di stà cumpetitivi.
Chjamata stampa 3D, a fabricazione additiva (AM) hè un metudu micca tradiziunale chì di solitu utilizza dati di cuncepimentu digitale per creà oggetti tridimensionali solidi fusionendu materiali stratu per stratu da u fondu in su. Spessu creendu pezzi quasi near-net shape (NNS) senza sprechi, l'usu di AM per i disinni di prudutti basi è cumplessi cuntinueghja à permeà industrie cum'è l'automobile, l'aerospaziale, l'energia, a medicina, i trasporti è i prudutti di cunsumu. À u cuntrariu, u prucessu sottrattivu implica a rimuzione di sezioni da un bloccu di materiale per mezu di tagli o machinazioni d'alta precisione per creà un pruduttu 3D.
Malgradu e differenze chjave, i prucessi additivi è sottrattivi ùn sò micca sempre mutualmente esclusivi - postu chì ponu esse aduprati per cumplementà diverse tappe di u sviluppu di u produttu. Un mudellu di cuncettu iniziale o prototipu hè spessu creatu da u prucessu additivu. Una volta chì u pruduttu hè finalizatu, ponu esse richiesti lotti più grandi, aprendu a porta à a fabricazione sottrattiva. Più recentemente, induve u tempu hè essenziale, i metudi ibridi additivi/sottrattivi sò applicati per cose cum'è a riparazione di pezzi danneggiati/usati o a creazione di pezzi di qualità cù menu tempi di consegna.
AUTOMATIZÀ IN AVANTI
Per risponde à e richieste più severe di i clienti, i fabricatori stanu integrendu una gamma di materiali in filu cum'è l'acciaio inox, u nichel, u cobaltu, u cromu, u titaniu, l'aluminiu è altri metalli dissimili in a custruzzione di e so parte, cuminciendu cù un substratu dolce ma forte è finendu cù un cumpunente duru è resistente à l'usura. In parte, questu hà rivelatu a necessità di suluzioni à alte prestazioni per una maggiore produttività è qualità in ambienti di fabricazione sia additiva sia sottrattiva, in particulare quandu si tratta di prucessi cum'è a fabricazione additiva à arcu di filu (WAAM), WAAM-sottrattiva, rivestimentu laser-sottrattiva o decorazione. I punti culminanti includenu:
- Tecnulugia di servo avanzata:Per risponde megliu à l'ubbiettivi di tempu di cummercializazione è à e specificazioni di cuncepimentu di i clienti, in quantu à a precisione dimensionale è a qualità di finitura, l'utilizatori finali si rivolgenu à stampanti 3D avanzate cù sistemi servo (invece di motori stepper) per un cuntrollu di muvimentu ottimale. I vantaghji di i servomotori, cum'è u Sigma-7 di Yaskawa, ribaltanu u prucessu additivu, aiutendu i fabricatori à superà i prublemi cumuni attraversu capacità di rinfurzamentu di a stampante:
- Soppressione di e vibrazioni: i servomotori robusti vantanu filtri di soppressione di e vibrazioni, è ancu filtri antirisonanza è notch, chì producenu un muvimentu estremamente fluidu chì pò eliminà e linee à gradini visivamente sgradevoli causate da l'ondulazione di coppia di u mutore stepper.
- Migliuramentu di a velocità: una velocità di stampa di 350 mm/sec hè avà una realità, più chè radduppiendu a velocità media di stampa di una stampante 3D chì usa un mutore stepper. In listessu modu, una velocità di viaghju finu à 1.500 mm/sec pò esse ottenuta aduprendu a rotazione o finu à 5 metri/sec aduprendu a tecnulugia di servomotori lineari. A capacità di accelerazione estremamente rapida furnita da i servomotori ad alte prestazioni permette di spustà e teste di stampa 3D in e so pusizioni adatte più rapidamente. Questu cuntribuisce assai à alleviare a necessità di rallentà un sistema interu per ghjunghje à a qualità di finitura desiderata. Di conseguenza, questu aghjurnamentu in u cuntrollu di u muvimentu significa ancu chì l'utilizatori finali ponu fabricà più pezzi per ora senza sacrificà a qualità.
- Sintonizazione automatica: i sistemi servo ponu fà indipindentamente a so propria sintonizazione persunalizata, ciò chì permette di adattassi à i cambiamenti in a meccanica di una stampante o à e variazioni in un prucessu di stampa. I motori stepper 3D ùn utilizanu micca u feedback di pusizione, ciò chì rende guasi impussibile cumpensà i cambiamenti in i prucessi o e discrepanze in a meccanica.
- Feedback di l'encoder: i sistemi servo robusti chì offrenu un feedback di l'encoder assolutu anu bisognu di eseguisce una rutina di homing solu una volta, ciò chì si traduce in un tempu di attività più grande è in risparmi di costi. E stampanti 3D chì utilizanu a tecnulugia di i motori stepper ùn anu micca sta funzione è anu bisognu di esse homing ogni volta chì sò accese.
- Rilevazione di feedback: un estrusore di una stampante 3D pò spessu esse un collu di buttiglia in u prucessu di stampa, è un mutore stepper ùn hà micca a capacità di rilevazione di feedback per rilevà un inceppamentu di l'estrusore - un deficit chì pò purtà à a ruina di un travagliu di stampa interu. Cù questu in mente, i sistemi servo ponu rilevà i backup di l'estrusore è impedisce a strappatura di u filamentu. A chjave per prestazioni di stampa superiori hè avè un sistema à circuitu chjusu centratu intornu à un codificatore otticu à alta risoluzione. I servomotori cù un codificatore à alta risoluzione assoluta di 24 bit ponu furnisce 16.777.216 bit di risoluzione di feedback à circuitu chjusu per una maggiore precisione di l'assi è di l'estrusore, è ancu sincronizazione è prutezzione da l'inceppamentu.
- Robot d'altu rendimentu:Cum'è i servomotori robusti stanu trasfurmendu l'applicazioni additive, cusì facenu ancu i robot. E so eccellenti prestazioni di percorsu, a struttura meccanica rigida è l'alti livelli di prutezzione da a polvere (IP) - cumminati cù un cuntrollu antivibrazione avanzatu è una capacità multiasse - rendenu i robot à sei assi altamente flessibili una opzione ideale per i prucessi esigenti chì circondanu l'utilizazione di stampanti 3D, è ancu azzioni chjave per a fabricazione sottrattiva è i metudi ibridi additivi/sottrattivi.
L'automatizazione robotica cumplementare à e macchine di stampa 3D implica largamente a manipulazione di pezzi stampati in installazioni multi-macchina. Da u scaricamentu di pezzi individuali da a macchina di stampa, à a separazione di i pezzi dopu un ciclu di stampa multi-pezzu, i robot altamente flessibili è efficienti ottimizzanu l'operazioni per un rendimentu è una produttività più elevati.
Cù a stampa 3D tradiziunale, i robot sò utili per a gestione di a polvere, ricaricà a polvere di a stampante quandu hè necessariu è caccià a polvere da i pezzi finiti. In listessu modu, altre attività di finitura di pezzi populari cù a fabricazione di metalli cum'è a molatura, a lucidatura, a sbavatura o u tagliu sò facilmente realizate. L'ispezione di qualità, è ancu i bisogni di imballaggio è logistica sò ancu soddisfatti direttamente cù a tecnulugia robotica, liberendu i fabricatori per fucalizza u so tempu nantu à travaglii à più altu valore aghjuntu, cum'è a fabricazione persunalizata.
Per i pezzi più grandi, i robot industriali à longa portata sò equipaggiati per spustà direttamente una testa d'estrusione di stampante 3D. Questu, in cunghjunzione cù strumenti periferichi cum'è basi rotanti, posizionatori, binari lineari, gantry è altri, furnisce u spaziu di travagliu necessariu per creà strutture spaziali di forma libera. Oltre à a prototipazione rapida classica, i robot sò aduprati per a fabricazione di pezzi di forma libera di grande vulume, forme di stampi, custruzzioni di tralicci in forma 3D è pezzi ibridi di grande furmatu. - Cuntrolli di macchina multiasse:A tecnulugia innovativa per cunnette finu à 62 assi di muvimentu in un unicu ambiente rende avà pussibule a multi-sincronizazione di una larga gamma di robot industriali, sistemi servo è azionamenti à frequenza variabile utilizati in i prucessi additivi, sottrattivi è ibridi. Una famiglia sana di dispositivi pò avà travaglià inseme senza intoppi sottu u cuntrollu è u monitoraghju cumpletu di un PLC (Programmable Logic Controller) o di un controller di macchina IEC, cum'è l'MP3300iec. Spessu prugrammati cù un pacchettu software IEC 61131 dinamicu, cum'è MotionWorks IEC, piattaforme prufessiunali cum'è questa utilizanu strumenti familiari (vale à dì, codici G RepRap, diagramma à blocchi di funzione, testu strutturatu, diagramma à scala, ecc.). Per facilità una facile integrazione è ottimizà u tempu di funziunamentu di a macchina, sò inclusi strumenti pronti cum'è a compensazione di u livellamentu di u lettu, u cuntrollu di l'avanzamentu di a pressione di l'estrusore, u cuntrollu di mandrini multipli è di l'estrusore.
- Interfacce Utente di Fabbricazione Avanzata:Assai benefichi per l'applicazioni in a stampa 3D, u tagliu di forme, e macchine utensili è a robotica, diversi pacchetti software ponu furnisce rapidamente una interfaccia grafica di macchina faciule da persunalizà, furnendu una strada versu una maggiore versatilità. Cuncepite cù a creatività è l'ottimisazione in mente, e piattaforme intuitive, cum'è Yaskawa Compass, permettenu à i pruduttori di marchià è di persunalizà facilmente e schermate. Da l'inclusione di l'attributi principali di a macchina à l'adattazione à i bisogni di i clienti, hè necessaria poca prugrammazione - postu chì questi strumenti furniscenu una vasta biblioteca di plug-in C# predefiniti o permettenu l'importazione di plug-in persunalizati.
ALZATI SOPRA
Mentre i prucessi additivi singuli è sottrattivi restanu populari, un cambiamentu più grande versu u metudu ibridu additivu/sottrattivu si verificerà durante i prossimi anni. Si prevede chì crescerà à un tassu di crescita annuale cumpostu (CAGR) di 14,8 per centu entro u 2027.1, u mercatu di e macchine di fabricazione additiva ibride hè prontu à risponde à l'aumentu di e richieste in evoluzione di i clienti. Per superà a cuncurrenza, i pruduttori devenu valutà i vantaghji è i svantaghji di u metudu ibridu per e so operazioni. Cù a capacità di pruduce pezzi secondu i bisogni, per una riduzione maiò di l'impronta di carbone, u prucessu additivu/sottrattivu ibridu offre alcuni vantaghji attraenti. In ogni casu, e tecnulugie avanzate per questi prucessi ùn devenu micca esse trascurate è devenu esse implementate in i piani di travagliu per facilità una maggiore produttività è qualità di u produttu.
Data di publicazione: 13 d'aostu 2021
