Los servomotores y los robots están transformando aplicaciones aditivas. Aprenda los últimos consejos y aplicaciones al implementar la automatización robótica y el control de movimiento avanzado para la fabricación aditiva y sustractiva, así como lo que sigue: piense en métodos aditivos/sustractivos híbridos.
Avance de automatización
Por Sarah Mellish y Rosemary Burns
La adopción de dispositivos de conversión de energía, tecnología de control de movimiento, robots extremadamente flexibles y una mezcla ecléctica de otras tecnologías avanzadas son factores impulsores para el rápido crecimiento de los nuevos procesos de fabricación en todo el paisaje industrial. Revolucionar la forma en que se fabrican los prototipos, piezas y productos, la fabricación aditiva y sustractiva son dos ejemplos principales que han proporcionado la eficiencia y los fabricantes de ahorros de costos buscan mantenerse competitivos.
Denominado impresión 3D, la fabricación aditiva (AM) es un método no tradicional que generalmente utiliza datos de diseño digital para crear objetos tridimensionales sólidos mediante la fusión de materiales capa por capa desde abajo. A menudo haciendo piezas de forma cercana a la red (NNS) sin desperdicio, el uso de AM para diseños de productos básicos y complejos continúa impregnando industrias como productos automotrices, aeroespaciales, energéticos, médicos, de transporte y de consumo. Por el contrario, el proceso sustractivo implica eliminar secciones de un bloque de material mediante un corte o mecanizado de alta precisión para crear un producto 3D.
A pesar de las diferencias clave, los procesos aditivos y sustractivos no siempre son mutuamente excluyentes, ya que pueden usarse para complementar varias etapas del desarrollo de productos. Un modelo o prototipo conceptual temprano es creado con frecuencia por el proceso aditivo. Una vez que se finaliza ese producto, se pueden requerir lotes más grandes, abriendo la puerta a la fabricación sustractiva. Más recientemente, donde el tiempo es esencial, se están aplicando métodos aditivos/sustractivos híbridos para cosas como reparar piezas dañadas/desgastadas o crear piezas de calidad con menos tiempo de entrega.
Automatizar hacia adelante
Para satisfacer las estrictas demandas de los clientes, los fabricantes están integrando una gama de materiales de alambre como acero inoxidable, níquel, cobalto, cromo, titanio, aluminio y otros metales diferentes en su construcción, comenzando con un sustrato suave pero fuerte y terminando con un desgaste duro, desgaste, desgaste duro. -Ponente resistente. En parte, esto ha revelado la necesidad de soluciones de alto rendimiento para una mayor productividad y calidad en entornos de fabricación aditivos y sustractivos, especialmente cuando se refiere procesos como la fabricación de aditivos de arco de cable (WAAM), subtractiva, subtractiva de revestimiento láser. Los aspectos más destacados incluyen:
- Tecnología de servo avanzado:Para abordar mejor los objetivos del tiempo hasta el mercado y las especificaciones de diseño del cliente, en lo que respecta a la precisión dimensional y la calidad de acabado, los usuarios finales están recurriendo a impresoras 3D avanzadas con servo sistemas (sobre motores paso a paso) para un control de movimiento óptimo. Los beneficios de Servo Motors, como Sigma-7 de Yaskawa, ponen el proceso aditivo en su cabeza, ayudando a los fabricantes a superar los problemas comunes a través de capacidades de impulso de impresoras:
- Supresión de vibraciones: los servomotos motores cuentan con filtros de supresión de vibraciones, así como filtros anti-resonancia y muesca, que producen un movimiento extremadamente suave que puede eliminar las líneas escalonadas visualmente desagradables causadas por la ondulación de torque del motor paso a paso.
- Mejora de la velocidad: una velocidad de impresión de 350 mm/seg ahora es una realidad, más que duplicar la velocidad de impresión promedio de una impresora 3D usando un motor paso a paso. Del mismo modo, se puede lograr una velocidad de viaje de hasta 1,500 mm/seg utilizando rotary o hasta 5 metros/seg utilizando la tecnología de servomotín lineal. La capacidad de aceleración extremadamente rápida proporcionada a través de servos de alto rendimiento permite que los cabezales de impresión 3D se trasladen a sus posiciones adecuadas más rápidamente. Esto contribuye en gran medida a aliviar la necesidad de ralentizar un sistema completo para alcanzar la calidad de acabado deseada. Posteriormente, esta actualización en el control de movimiento también significa que los usuarios finales pueden fabricar más piezas por hora sin sacrificar la calidad.
- Ajuste automático: los sistemas de servo pueden realizar su propio ajuste personalizado de forma independiente, lo que permite adaptarse a los cambios en la mecánica de una impresora o variaciones en un proceso de impresión. Los motores 3D paso a paso no utilizan la retroalimentación de posición, lo que hace que sea casi imposible compensar los cambios en procesos o discrepancias en la mecánica.
- Comentarios del codificador: Sistemas robustos que ofrecen comentarios absolutos del codificador solo necesitan realizar una rutina de referencia una vez, lo que resulta en un mayor tiempo de actividad y ahorros de costos. Las impresoras 3D que usan tecnología de motor paso a paso carecen de esta característica y necesitan ser jotadas cada vez que se encienden.
- Sensación de retroalimentación: una extrusora de una impresora 3D a menudo puede ser un cuello de botella en el proceso de impresión, y un motor paso a paso no tiene la capacidad de detección de retroalimentación para detectar una mermelada extrusora, un déficit que puede conducir a la ruina de un trabajo de impresión completo. Con esto en mente, los servo sistemas pueden detectar copias de seguridad de extrusores y evitar la extracción de filamentos. La clave para el rendimiento de la impresión superior es tener un sistema de circuito cerrado centrado en un codificador óptico de alta resolución. Los servomotores con un codificador absoluto de alta resolución de 24 bits pueden proporcionar 16,777,216 bits de resolución de retroalimentación de circuito cerrado para una mayor precisión del eje y extrusor, así como sincronización y protección de atasco.
- Robots de alto rendimiento:Así como los servomotores robustos están transformando aplicaciones aditivas, también lo son los robots. Su excelente rendimiento de la ruta, estructura mecánica rígida y calificaciones de alta protección contra el polvo (IP), combinadas con un control antivibraciones avanzado y la capacidad de múltiples eje, hacen de los robots de seis ejes altamente flexibles una opción ideal para los procesos exigentes que rodean la utilización de 3D Impresoras, así como acciones clave para los métodos de fabricación sustractiva y aditivos híbridos/sustractivos.
Automatización robótica complementaria a las máquinas de impresión 3D implica ampliamente el manejo de piezas impresas en instalaciones de múltiples máquinas. Desde la descarga de piezas individuales de la máquina de impresión, hasta separar piezas después de un ciclo de impresión de varias partes, los robots altamente flexibles y eficientes optimizan las operaciones para obtener mayores ganancias de rendimiento y productividad.
Con la impresión 3D tradicional, los robots son útiles con el manejo del polvo, rellenando el polvo de la impresora cuando es necesario y eliminando el polvo de las piezas terminadas. Del mismo modo, se logran fácilmente otras tareas de acabado de piezas populares con la fabricación de metales como la molienda, el pulido, el desacuerdo o el corte. La inspección de calidad, así como las necesidades de empaque y logística, también se están satisfaciendo de frente con la tecnología robótica, liberando a los fabricantes para enfocar su tiempo en el trabajo de valor agregado más alto, como la fabricación personalizada.
Para piezas de trabajo más grandes, se están preparando robots industriales de largo alcance para mover directamente un cabezal de extrusión de impresora 3D. Esto, junto con herramientas periféricas como bases giratorias, posicionadores, pistas lineales, pórticos y más, proporciona el espacio de trabajo necesario para crear estructuras espaciales de forma libre. Además de la creación de prototipos rápidos clásicos, se están utilizando robots para la fabricación de piezas de forma libre de gran volumen, formas de moho, construcciones de armadura en forma de 3D y piezas híbridas de gran formato. - Controladores de máquinas de múltiples eje:La tecnología innovadora para conectar hasta 62 ejes de movimiento en un entorno único ahora está haciendo múltiples sincronización de una amplia gama de robots industriales, sistemas de servo y unidades de frecuencia variables utilizadas en los procesos aditivos, sustractivos e híbridos posibles. Una familia completa de dispositivos ahora puede funcionar sin problemas bajo el control y monitoreo completo de un PLC (controlador lógico programable) o controlador de máquina IEC, como el MP3300IEC. A menudo programado con un paquete de software IEC Dynamic 61131 IEC, como MotionWorks IEC, plataformas profesionales como esta utilizan herramientas familiares (es decir, códigos G G, diagrama de bloques de funciones, texto estructurado, diagrama de escalera, etc.). Para facilitar la integración fácil y optimizar el tiempo de actividad de la máquina, se incluyen herramientas preparadas como compensación de nivelación de lecho, control de anticipo de presión de extrusora, múltiples husillos y control de extrusor.
- Interfaces de usuario de fabricación avanzada:Altamente beneficioso para las aplicaciones en impresión 3D, corte de forma, máquina herramienta y robótica, diversos paquetes de software pueden ofrecer rápidamente una interfaz de máquina gráfica fácil de customizar, proporcionando una vía hacia una mayor versatilidad. Diseñado con la creatividad y la optimización en mente, las plataformas intuitivas, como la brújula de Yaskawa, permiten a los fabricantes marcar y personalizar fácilmente pantallas. Desde la inclusión de los atributos de la máquina central hasta la capacidad de acomodación de las necesidades del cliente, se requiere poca programación, ya que estas herramientas proporcionan una extensa biblioteca de complementos C# preBuidos o habilitan la importación de complementos personalizados.
SOBREPONERSE A
Si bien los procesos aditivos y sustractivos únicos siguen siendo populares, se producirá un mayor cambio hacia el método aditivo/sustractivo híbrido durante los próximos años. Se espera que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de 14.8 por ciento para 20271, El mercado de máquinas de fabricación de aditivos híbridos está listo para cumplir con el aumento en la evolución de las demandas de los clientes. Para superar la competencia, los fabricantes deben sopesar los pros y los contras del método híbrido para sus operaciones. Con la capacidad de producir piezas según sea necesario, a una reducción importante en la huella de carbono, el proceso aditivo/sustractivo híbrido ofrece algunos beneficios atractivos. De todos modos, las tecnologías avanzadas para estos procesos no deben pasarse por alto y deben implementarse en los pisos de la tienda para facilitar una mayor productividad y calidad del producto.
Tiempo de publicación: agosto-13-2021
