Servo Motors e Robots estão transformando aplicativos aditivos. Aprenda as dicas e aplicações mais recentes ao implementar a automação robótica e o controle avançado de movimento para fabricação aditiva e subtrativa, bem como o que vem a seguir: pense nos métodos híbridos aditivos/subtrativos.
Automação avançada
Por Sarah Mellish e Rosemary Burns
A adoção de dispositivos de conversão de energia, tecnologia de controle de movimento, robôs extremamente flexíveis e uma mistura eclética de outras tecnologias avançadas são fatores determinantes para o rápido crescimento de novos processos de fabricação em toda a paisagem industrial. Revolucionando a maneira como os protótipos, peças e produtos são fabricados, a fabricação aditiva e subtrativa são dois exemplos excelentes que forneceram os fabricantes de eficiência e economia de custos procuram permanecer competitivos.
Referido como impressão 3D, a Additive Manufacturing (AM) é um método não tradicional que geralmente utiliza dados de design digital para criar objetos tridimensionais sólidos, fundindo os materiais de camada por camada de baixo para cima. Frequentemente, fabricando peças de formato próximo (NNS) sem desperdício, o uso de AM para projetos de produtos básicos e complexos continua a permear setores como produtos automotivos, aeroespaciais, energia, médicos, de transporte e consumidor. Pelo contrário, o processo subtrativo implica a remoção de seções de um bloco de material por corte ou usinagem de alta precisão para criar um produto 3D.
Apesar das principais diferenças, os processos aditivos e subtrativos nem sempre são mutuamente exclusivos - pois podem ser usados para complementar vários estágios do desenvolvimento de produtos. Um modelo conceitual ou protótipo inicial é frequentemente criado pelo processo aditivo. Depois que esse produto é finalizado, podem ser necessários lotes maiores, abrindo a porta para a fabricação subtrativa. Mais recentemente, onde o tempo é essencial, os métodos híbridos aditivos/subtrativos estão sendo aplicados para coisas como reparar peças danificadas/gastas ou criar peças de qualidade com menos tempo de entrega.
Automatize a frente
Para atender às demandas rigorosas dos clientes, os fabricantes estão integrando uma variedade de materiais de arame, como aço inoxidável, níquel, cobalto, cromo, titânio, alumínio e outros metais diferentes em sua parte da construção, começando com um substrato macio, porém forte, e acabando com um componente duro e resistente ao desgaste. Em parte, isso revelou a necessidade de soluções de alto desempenho para maior produtividade e qualidade em ambientes de fabricação aditiva e subtrativa, especialmente onde processos como fabricação de arco de arco (WAAM), Subtrativo de Waam, laser de revestimento ou decoração de revestimento a laser ou decoração. Os destaques incluem:
- Tecnologia de servo avançada:Para melhor atender às metas de tempo até o mercado e especificações de design do cliente, em que a precisão e a qualidade de acabamento dimensionais estão em questão, os usuários finais estão recorrendo a impressoras 3D avançadas com sistemas servo (sobre motores de passo) para o controle ideal de movimento. Os benefícios do Servo Motors, como o Sigma-7 de Yaskawa, transformam o processo aditivo de cabeça para baixo, ajudando os fabricantes a superar problemas comuns por meio de recursos de impulso de impressora:
- Supressão de vibração: os motores de servo robustos possuem filtros de supressão de vibração, bem como filtros anti-ressonância e entalhe, produzindo movimento extremamente suave que pode eliminar as linhas escalonadas visualmente desagradáveis causadas pelo ondulação do torque do motor de passo.
- Aprimoramento da velocidade: uma velocidade de impressão de 350 mm/s agora é uma realidade, mais do que dobrar a velocidade média de impressão de uma impressora 3D usando um motor de passo. Da mesma forma, uma velocidade de viagem de até 1.500 mm/s pode ser alcançada usando rotativo ou até 5 metros/s usando a tecnologia servo linear. A capacidade de aceleração extremamente rápida fornecida através de servos de alto desempenho permite que as cabeças de impressão 3D sejam movidas para suas posições adequadas mais rapidamente. Isso ajuda bastante a aliviar a necessidade de retardar um sistema inteiro para atingir a qualidade de acabamento desejada. Posteriormente, essa atualização em controle de movimento também significa que os usuários finais podem fabricar mais peças por hora sem sacrificar a qualidade.
- Ajuste automático: os sistemas servo podem executar independentemente seu próprio ajuste personalizado, o que possibilita se adaptar às alterações na mecânica de uma impressora ou variações em um processo de impressão. Os motores de passo 3D não utilizam o feedback da posição, tornando quase impossível compensar mudanças nos processos ou discrepâncias na mecânica.
- Feedback do codificador: os sistemas servo robustos que oferecem feedback absoluto do codificador precisam apenas realizar uma rotina de homing uma vez, resultando em maior tempo de atividade e economia de custos. As impressoras 3D que usam a tecnologia do motor de passo não possuem esse recurso e precisam ser domésticas toda vez que são ligadas.
- Sensoramento de feedback: Uma extrusora de uma impressora 3D geralmente pode ser um gargalo no processo de impressão, e um motor de passo não tem a capacidade de detecção de feedback para detectar uma geléia de extrusor - um déficit que pode levar à ruína de um trabalho de impressão inteiro. Com isso em mente, os sistemas servo podem detectar backups de extrusores e impedir a remoção de filamentos. A chave para o desempenho superior da impressão é ter um sistema de circuito fechado centrado em torno de um codificador óptico de alta resolução. O Servo Motors com um codificador de alta resolução absoluta de 24 bits pode fornecer 16.777.216 bits de resolução de feedback de circuito fechado para maior precisão de eixos e extrusores, além de sincronização e proteção contra JAM.
- Robôs de alto desempenho:Assim como o Servo Motors robustos está transformando aplicativos aditivos, também são robôs. Seu excelente desempenho de caminho, estrutura mecânica rígida e classificação de alta proteção contra poeira (IP)-combinadas com controle avançado de antivibração e capacidade de vários eixos-tornam os robôs de seis eixos altamente flexíveis uma opção ideal para os processos exigentes que envolvem a utilização de impressoras 3D, além de ações-chave para as ações subtraídas de fabricação e híbrido e híbrido/aditivo.
A automação robótica complementar às máquinas de impressão 3D implica amplamente o manuseio de peças impressas em instalações de várias máquinas. Desde a descarga de peças individuais da máquina de impressão até a separação de peças após um ciclo de impressão em várias partes, robôs altamente flexíveis e eficientes otimizam operações para obter maiores ganhos de rendimento e produtividade.
Com a impressão 3D tradicional, os robôs são úteis com o gerenciamento de pó, reabastecendo a impressora em pó quando necessário e removendo o pó de peças acabadas. Da mesma forma, outras tarefas de acabamento em parte populares entre a fabricação de metais, como moagem, polimento, departamento ou corte, são facilmente alcançados. A inspeção de qualidade, bem como as necessidades de embalagem e logística, também estão sendo atendidas de frente com a tecnologia robótica, libertando fabricantes para concentrar seu tempo em um trabalho de maior valor agregado, como a fabricação personalizada.
Para peças de trabalho maiores, os robôs industriais de longo alcance estão sendo ferramentas para mover diretamente uma cabeça de extrusão de impressora 3D. Isso, em conjunto com ferramentas periféricas, como bases rotativas, posicionadores, faixas lineares, pãezinhos e muito mais, está fornecendo a área de trabalho necessária para criar estruturas espaciais de forma livre. Além da prototipagem rápida clássica, os robôs estão sendo usados para a fabricação de peças de formato livre de grande volume, formas de molde, construções de treliça em forma de 3D e peças híbridas de grande formato. - Controladores de Máquina Multi-Axis:A tecnologia inovadora para conectar até 62 eixos de movimento em um único ambiente está agora tornando possíveis multincronização de uma ampla gama de robôs industriais, sistemas servo e unidades de frequência variáveis usadas nos processos aditivos, subtrativos e híbridos possíveis. Uma família inteira de dispositivos agora pode funcionar perfeitamente juntos sob o controle e o monitoramento completo de um PLC (controlador lógico programável) ou IEC Machine Controller, como o MP3300IEC. Frequentemente programado com um pacote dinâmico de software IEC 61131, como Motionworks IEC, plataformas profissionais como essa utilizam ferramentas familiares (ou seja, reprime-codes G, diagrama de blocos de função, texto estruturado, diagrama de escada, etc.). Para facilitar a integração fácil e otimizar o tempo de atividade da máquina, estão incluídas ferramentas prontas, como compensação de nivelamento da cama, controle de avanço da pressão da extrusora, o fuso múltiplo e o controle da extrusora.
- Interfaces de usuário avançadas de fabricação:Altamente benéfico para aplicações em impressão 3D, corte de formas, máquina-ferramenta e robótica, diversos pacotes de software podem fornecer rapidamente uma interface gráfica fácil de custar, fornecendo um caminho para uma maior versatilidade. Projetado com criatividade e otimização em mente, as plataformas intuitivas, como a Yaskawa Compass, permitem que os fabricantes marquem e personalizem facilmente as telas. Ao incluir os atributos principais da máquina a acomodar as necessidades do cliente, é necessária pouca programação-pois essas ferramentas fornecem uma extensa biblioteca de plug-ins C# pré-construída ou permitir a importação de plug-ins personalizados.
Suba acima
Embora os processos aditivos e subtrativos únicos permaneçam populares, uma mudança maior em direção ao método híbrido aditivo/subtrativo ocorrerá nos próximos anos. Espera -se crescer a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 14,8 % até 20271, o mercado de máquinas de fabricação híbrido aditivo está pronto para atender ao aumento nas demandas em evolução dos clientes. Para se elevar acima da concorrência, os fabricantes devem pesar os prós e os contras do método híbrido para suas operações. Com a capacidade de produzir peças conforme necessário, para uma grande redução na pegada de carbono, o processo híbrido aditivo/subtrativo oferece alguns benefícios atraentes. Independentemente disso, as tecnologias avançadas para esses processos não devem ser negligenciadas e devem ser implementadas nos pisos da loja para facilitar uma maior produtividade e qualidade do produto.
Horário de postagem: 13-2021 de agosto
