Аддитивное производство:новая движущая сила

Внедрение технологии управления движением, робототехники и преобразования энергии являются ключевыми факторами современного быстрого роста аддитивного производства. Этот нетрадиционный процесс использования данных цифрового дизайна для создания твердых трехмерных объектов путем сплавления материалов слой за слоем снизу вверх (3D-печать) также способствует получению преобразующих результатов компаниями в различных отраслях, таких как аэрокосмическая, автомобильная, модная. , медико-биологические науки и потребительские товары реализуются сегодня.

Растущая сложность

Область применения аддитивного производства (аддитивного производства) быстро меняется, начиная с первых дней существования отрасли с прототипами 3D-печати и заканчивая ее растущей ролью полномасштабного производителя промышленной продукции. Когда-то ограниченные пластмассами, сегодняшние технологии теперь могут работать с такими материалами, как керамика, композиты, металлы, полимеры и гибридные материалы. В целом, в аддитивных приложениях можно использовать более сотни материалов, что открывает путь для производства более сложных и долговечных объектов, таких как приспособления для станков и готовые производственные формы.

Однако, несмотря на инновационные прорывы и обильный рост, необходимо проделать дополнительную работу, чтобы достичь уровня скорости, необходимого для того, чтобы сделать аддитивное оборудование жизнеспособным для конечных пользователей, желающих производить готовые компоненты в больших объемах. Но радикальное ускорение, необходимое для большей скорости, не может быть достигнуто за счет качества отделки деталей. Это ставит перед отраслью большой вопрос:откуда взяться существенному скачку в скорости при сохранении качества для аддитивного производства?

Хотя окончательный ответ может быть получен из нескольких источников, лучшее место для поиска идеального решения — это улучшения, которые может обеспечить управление движением.

Управление движением в аддитивном производстве сегодня

Когда люди обычно думают об управлении движением в аддитивных технологиях, они представляют себе, как быстро экструдер может перемещаться по печатной платформе. Хотя это, безусловно, важная часть промышленного уравнения, есть еще кое-что, что следует учитывать. Например, успешное перемещение широкого спектра материалов с различными физическими свойствами через один и тот же экструдер — это просто еще одна форма управления движением, исключительно важная для долгосрочной промышленной производительности.

По мере роста использования аддитивного производства растет потребность в наборах инструментов и промышленных стандартах для решения проблем механической обработки в массовом производстве. Например, потребность в увеличении скорости машины при сохранении качества деталей привела к разработке и усовершенствованию принтеров промышленного класса.

На заре AM небольшие настольные компьютеры управлялись элементами управления любительского уровня, приводящими в движение недорогие шаговые двигатели. Этому подходу не хватало мощности и надежности — двух вещей, которые крайне необходимы для массового производства компонентов.

Сегодня аддитивное производство использует высокопроизводительные контроллеры машин, передовые сервосистемы и роботизированные технологии для повышения качества продукции и увеличения производства деталей. В частности, 3D-принтеры, использующие сервоуправление с обратной связью высокого разрешения по сравнению с шаговыми двигателями на всех осях (включая экструдер), обеспечивают высокоскоростное управление положением, скоростью и крутящим моментом по всем осям, что обеспечивает более быстрый стабильный поток с обнаружением заторов.

Подавляющие преимущества

От компонентов турбин до спортивной обуви, от зубных коронок до новых домов, компании обращаются к системам управления движением промышленного уровня для аддитивного производства, чтобы получить множество преимуществ:

• Гибкие и разнообразные возможности производства деталей
• Увеличение времени безотказной работы.
• Повышение эффективности производства (т. е. общее сокращение расхода сырья)
• Снижение производственных затрат

Кроме того, производители, которые сочетают технологии управления движением с промышленной роботизированной автоматизацией, могут получить гибкость, необходимую для создания заводов, способных производить уникальные продукты, отвечающие сложным требованиям.

Инновационные технологии

Координация нескольких движущихся частей и периферийного оборудования в процессе аддитивного производства является ключом к эффективному производству. Это одна из причин, по которой специалисты и инженеры Yaskawa America Inc., подразделение Drives &Motion, разработали инновационные технологии управления машинами и сервосистемы:

• Контроллер движения MP3300iec и семейство серводвигателей Sigma-7 обеспечивают высокую скорость и точность, необходимые для массового аддитивного производства, при выполнении программ G-кода и плавных кинематических профилей движения.
• Производительность важна, но не менее важна гибкость. Эта потребность лежит в основе технологии Singular Control, встроенной в контроллер Yaskawa MP3300iec возможности управлять всем, от шестиосевых роботов до роботизированных порталов и одноосевых сервоприводов, с одного устройства с использованием одного и того же программирования. Singular Control позволяет пользователям программировать несколько типов машин и дисциплин движения в пространстве аддитивного производства без необходимости нанимать специалиста по программированию роботов.
• Следующая революция связана с сервоприводом, который является сердцем большинства систем аддитивного производства. Двигатели Sigma-7 и усилители СЕРВОУЗЛОВ легко сочетаются с машинными контроллерами Yaskawa для создания систем автоматизации движения, обеспечивающих заметное улучшение скорости, точности и надежности. Например, интеллектуальные промышленные 3D-принтеры одной фирмы обеспечивают 3D-печать со скоростью 350 миллиметров в секунду и временем передачи один метр в секунду. Это создает разницу, которую вы можете четко увидеть, как в движении принтера, так и в итоговой строке его владельца.

Продолжение инноваций

Отчет Уоллера за 2017 год По оценкам, в настоящее время объем рынка оборудования для материалов составляет 7 миллиардов долларов, и этот спрос, вероятно, будет расти на 17% в год в ближайшие годы. Чтобы этот прогноз сбылся, необходимо улучшить основное производство товаров и продуктов в различных отраслях.

Продолжающиеся исследования по объединению управления движением MP3300iec с технологией линейного двигателя будут направлены на удовлетворение потребности в повышении скорости и точности для 3D-печати. Кроме того, новые открытия в области использования MP3300iec Singular Control для роботизированной 3D-печати помогут улучшить вторичные процессы с использованием роботизированных манипуляторов для таких приложений, как отделка поверхности, обработка материалов, вставка и проверка.

Технологии и процессы аддитивного производства обеспечивают совершенно иной способ проектирования и производства продукции. Благодаря дальнейшим исследованиям и разработкам этот метод производства станет самой ценной формой производства, революционизируя отрасли способами, которые когда-то были за гранью воображения.

Узнайте больше!

В ноябре обязательно посетите стенд Yaskawa (№ C11414) на FABTECH, 6-8 ноября во Всемирном конгресс-центре Джорджии в Атланте, штат Иллинойс, чтобы узнать больше об аддитивном производстве и увидеть живую демонстрацию 3D-печати с использованием нашего самого быстрого (350 мм/с для печати, скорость 1000 мм/с и ускорение 4G) принтер в отрасли!