სერვოძრავები და რობოტები ცვლიან ადიტიური გამოყენების მეთოდებს. გაეცანით უახლეს რჩევებსა და გამოყენებას ადიტიური და სუბტრაქციული წარმოების რობოტული ავტომატიზაციისა და მოწინავე მოძრაობის კონტროლის დანერგვისას, ასევე, რა არის შემდეგი: იფიქრეთ ჰიბრიდულ ადიტიური/სუბტრაქციულ მეთოდებზე.
ავტომატიზაციის განვითარება
სარა მელიშის და როუზ მერი ბერნსის მიერ
ენერგიის გარდამქმნელი მოწყობილობების, მოძრაობის მართვის ტექნოლოგიის, უკიდურესად მოქნილი რობოტების და სხვა მოწინავე ტექნოლოგიების ეკლექტიკური ნაზავის დანერგვა ინდუსტრიულ სივრცეში ახალი წარმოების პროცესების სწრაფი ზრდის მამოძრავებელი ფაქტორებია. პროტოტიპების, ნაწილებისა და პროდუქტების დამზადების წესის რევოლუციის გზით, დანამატური და გამოკლებითი წარმოება ორი მთავარი მაგალითია, რომლებმაც უზრუნველყო ეფექტურობა და ხარჯების დაზოგვა, რასაც მწარმოებლები ცდილობენ კონკურენტუნარიანობის შესანარჩუნებლად.
3D ბეჭდვას უწოდებენ და დანამატებით წარმოებას (AM) არატრადიციული მეთოდია, რომელიც, როგორც წესი, იყენებს ციფრულ დიზაინის მონაცემებს მყარი სამგანზომილებიანი ობიექტების შესაქმნელად, მასალების ფენა-ფენა შერწყმით ქვემოდან ზემოთ. ხშირად ნარჩენების გარეშე თითქმის ბადისებრი ფორმის (NNS) ნაწილების დამზადებისას, AM-ის გამოყენება როგორც ძირითადი, ასევე რთული პროდუქტის დიზაინისთვის კვლავაც გავრცელებულია ისეთ ინდუსტრიებში, როგორიცაა საავტომობილო, აერონავტიკა, ენერგეტიკა, მედიცინა, ტრანსპორტი და სამომხმარებლო პროდუქტები. პირიქით, გამოკლებითი პროცესი გულისხმობს მასალის ბლოკიდან სექციების მოცილებას მაღალი სიზუსტით ჭრით ან დამუშავებით, რათა შეიქმნას 3D პროდუქტი.
ძირითადი განსხვავებების მიუხედავად, დანამატური და გამოკლებითი პროცესები ყოველთვის არ არის ურთიერთგამომრიცხავი, რადგან მათი გამოყენება შესაძლებელია პროდუქტის შემუშავების სხვადასხვა ეტაპის შესავსებად. დანამატური პროცესით ხშირად იქმნება ადრეული კონცეფციის მოდელი ან პროტოტიპი. პროდუქტის დასრულების შემდეგ, შესაძლოა საჭირო გახდეს უფრო დიდი პარტიები, რაც სუბტრაქციული წარმოების კარს ხსნის. ბოლო დროს, სადაც დრო უმნიშვნელოვანესია, ჰიბრიდული დანამატური/გამოკლებითი მეთოდები გამოიყენება დაზიანებული/ცვეთილი ნაწილების შეკეთებისთვის ან ხარისხიანი ნაწილების შესაქმნელად უფრო მოკლე ვადით.
წინ გადახვევის ავტომატიზაცია
მომხმარებელთა მკაცრი მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, მწარმოებლები თავიანთი ნაწილების კონსტრუქციაში ინტეგრირებენ მავთულის მასალების ფართო სპექტრს, როგორიცაა უჟანგავი ფოლადი, ნიკელი, კობალტი, ქრომი, ტიტანი, ალუმინი და სხვა განსხვავებული ლითონები, დაწყებული რბილი, მაგრამ გამძლე სუბსტრატით და დამთავრებული მყარი, ცვეთამედეგი კომპონენტით. ნაწილობრივ, ამან გამოავლინა მაღალი ხარისხის გადაწყვეტილებების საჭიროება უფრო მაღალი პროდუქტიულობისა და ხარისხის მისაღწევად, როგორც დანამატებით, ასევე სუბტრაქციული წარმოების გარემოში, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება ისეთი პროცესების განვითარებას, როგორიცაა მავთულის რკალის დანამატებითი წარმოება (WAAM), WAAM-სუბტრაქციული, ლაზერული მოპირკეთებით სუბტრაქციული ან დეკორაცია. ძირითადი მახასიათებლები მოიცავს:
- მოწინავე სერვო ტექნოლოგია:ბაზარზე გამოსვლის დროის მიზნებისა და მომხმარებლის დიზაინის სპეციფიკაციების უკეთ დასაკმაყოფილებლად, როდესაც საქმე განზომილებიან სიზუსტესა და დასრულების ხარისხს ეხება, საბოლოო მომხმარებლები მიმართავენ მოწინავე 3D პრინტერებს სერვო სისტემებით (საფეხურებრივი ძრავების ნაცვლად) ოპტიმალური მოძრაობის კონტროლისთვის. სერვოძრავების, როგორიცაა Yaskawa-ს Sigma-7, უპირატესობები დანამატის პროცესს თავდაყირა აყენებს და მწარმოებლებს ეხმარება პრინტერის გაძლიერების შესაძლებლობების მეშვეობით გავრცელებული პრობლემების გადალახვაში:
- ვიბრაციის ჩახშობა: მძლავრი სერვოძრავები აღჭურვილია ვიბრაციის ჩახშობის ფილტრებით, ასევე ანტირეზონანსული და ჭრილის ფილტრებით, რაც უზრუნველყოფს უკიდურესად გლუვ მოძრაობას, რომელსაც შეუძლია აღმოფხვრას საფეხუროვანი ძრავის ბრუნვის მომენტის ტალღებით გამოწვეული ვიზუალურად უსიამოვნო საფეხუროვანი ხაზები.
- სიჩქარის გაუმჯობესება: 350 მმ/წმ ბეჭდვის სიჩქარე ახლა რეალობაა, რაც ორჯერ აღემატება 3D პრინტერის საშუალო ბეჭდვის სიჩქარეს საფეხუროვანი ძრავის გამოყენებით. ანალოგიურად, 1500 მმ/წმ-მდე გადაადგილების სიჩქარის მიღწევა შესაძლებელია როტაციული ან 5 მეტრ/წმ-მდე ხაზოვანი სერვო ტექნოლოგიის გამოყენებით. მაღალი ხარისხის სერვოების მიერ უზრუნველყოფილი უკიდურესად სწრაფი აჩქარების შესაძლებლობა საშუალებას აძლევს 3D ბეჭდვის თავებს უფრო სწრაფად გადაადგილდნენ თავიანთ სწორ პოზიციებზე. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს მთელი სისტემის შენელების საჭიროებას სასურველი დასრულების ხარისხის მისაღწევად. შესაბამისად, მოძრაობის კონტროლის ეს გაუმჯობესება ასევე ნიშნავს, რომ საბოლოო მომხმარებლებს შეუძლიათ საათში მეტი ნაწილის დამზადება ხარისხის შელახვის გარეშე.
- ავტომატური რეგულირება: სერვო სისტემებს შეუძლიათ დამოუკიდებლად განახორციელონ საკუთარი მორგებული რეგულირება, რაც შესაძლებელს ხდის პრინტერის მექანიკის ცვლილებებთან ან ბეჭდვის პროცესის ვარიაციებთან ადაპტაციას. 3D სტეპერიანი ძრავები არ იყენებენ პოზიციის უკუკავშირს, რაც თითქმის შეუძლებელს ხდის პროცესებში ცვლილებების ან მექანიკაში არსებული შეუსაბამობების კომპენსირებას.
- ენკოდერის უკუკავშირი: მძლავრ სერვო სისტემებს, რომლებიც აბსოლუტურ ენკოდერის უკუკავშირს გვთავაზობენ, ჰოუმინგი მხოლოდ ერთხელ სჭირდებათ, რაც უფრო მეტ უწყვეტ მუშაობას და ხარჯების დაზოგვას იწვევს. 3D პრინტერებს, რომლებიც იყენებენ საფეხურებრივი ძრავის ტექნოლოგიას, ეს ფუნქცია არ გააჩნიათ და ყოველ ჩართვისას ჰოუმინგი სჭირდებათ.
- უკუკავშირის აღქმა: 3D პრინტერის ექსტრუდერი ხშირად შეიძლება იყოს შემაფერხებელი ფაქტორი ბეჭდვის პროცესში, ხოლო სტეპერ ძრავას არ აქვს უკუკავშირის აღქმის უნარი ექსტრუდერის გაჭედვის აღმოსაჩენად - დეფიციტი, რომელმაც შეიძლება გამოიწვიოს მთელი ბეჭდვის სამუშაოს გაფუჭება. ამის გათვალისწინებით, სერვო სისტემებს შეუძლიათ ექსტრუდერში არსებული დეფექტების აღმოჩენა და ძაფის გაცვენის თავიდან აცილება. ბეჭდვის მაღალი ხარისხის შესრულების გასაღები არის მაღალი გარჩევადობის ოპტიკური კოდირების გარშემო ორიენტირებული დახურული ციკლის სისტემა. 24-ბიტიანი აბსოლუტური მაღალი გარჩევადობის კოდირების მქონე სერვოძრავებს შეუძლიათ უზრუნველყონ 16,777,216 ბიტიანი დახურული ციკლის უკუკავშირის გარჩევადობა ღერძისა და ექსტრუდერის უფრო მაღალი სიზუსტისთვის, ასევე სინქრონიზაციისა და გაჭედვისგან დაცვისთვის.
- მაღალი ხარისხის რობოტები:ისევე, როგორც მძლავრი სერვოძრავები ცვლიან დანამატის გამოყენებას, ასევე ცვლიან რობოტებიც. მათი შესანიშნავი ტრაექტორიული მახასიათებლები, ხისტი მექანიკური სტრუქტურა და მტვრისგან დაცვის მაღალი (IP) მაჩვენებლები — გაუმჯობესებულ ანტივიბრაციული კონტროლთან და მრავალღერძიან შესაძლებლობებთან ერთად — მაღალმოქნილ, ექვსღერძიან რობოტებს იდეალურ ვარიანტად აქცევს 3D პრინტერების გამოყენებასთან დაკავშირებული მომთხოვნი პროცესებისთვის, ასევე სუბტრაქციული წარმოებისა და ჰიბრიდული დანამატის/სუბტრაქციის მეთოდების ძირითადი მოქმედებებისთვის.
რობოტული ავტომატიზაცია, რომელიც 3D ბეჭდვის აპარატებს ავსებს, ფართოდ გულისხმობს დაბეჭდილი ნაწილების დამუშავებას მრავალმანქანიან დანადგარებში. საბეჭდი მანქანიდან ცალკეული ნაწილების გადმოტვირთვიდან დაწყებული, მრავალნაწილიანი ბეჭდვის ციკლის შემდეგ ნაწილების გამოყოფით დამთავრებული, მაღალმოქნილი და ეფექტური რობოტები ოპტიმიზაციას უკეთებენ ოპერაციებს უფრო მეტი გამტარუნარიანობისა და პროდუქტიულობის გაზრდის მიზნით.
ტრადიციული 3D ბეჭდვისას, რობოტები გვეხმარებიან ფხვნილის მართვაში, საჭიროების შემთხვევაში პრინტერის ფხვნილის შევსებასა და დასრულებული ნაწილებიდან ფხვნილის მოცილებაში. ანალოგიურად, ლითონის დამუშავებისას პოპულარული სხვა ნაწილების დასრულების ამოცანები, როგორიცაა დაფქვა, გაპრიალება, ბურუსების მოშორება ან ჭრა, ადვილად სრულდება. ხარისხის შემოწმება, ასევე შეფუთვისა და ლოჯისტიკის საჭიროებები ასევე პირდაპირ კმაყოფილდება რობოტული ტექნოლოგიით, რაც მწარმოებლებს ათავისუფლებს, რომ თავიანთი დრო უფრო მაღალი ღირებულების მქონე სამუშაოზე, როგორიცაა ინდივიდუალური შეკვეთით დამზადება, გაამახვილონ.
უფრო დიდი სამუშაო ნაწილებისთვის, გამოიყენება შორ მანძილზე მოქმედი სამრეწველო რობოტები, რომლებიც პირდაპირ მოძრაობენ 3D პრინტერის ექსტრუზიული თავისთვის. ეს, პერიფერიულ ხელსაწყოებთან ერთად, როგორიცაა მბრუნავი ბაზები, პოზიციონერები, ხაზოვანი ლიანდაგები, განტრიები და სხვა, ქმნის სამუშაო სივრცეს, რომელიც საჭიროა სივრცითი თავისუფალი ფორმის სტრუქტურების შესაქმნელად. კლასიკური სწრაფი პროტოტიპების გარდა, რობოტები გამოიყენება დიდი მოცულობის თავისუფალი ფორმის ნაწილების, ყალიბების, 3D ფორმის ფერმების კონსტრუქციების და დიდი ფორმატის ჰიბრიდული ნაწილების დასამზადებლად. - მრავალღერძიანი მანქანების კონტროლერები:ერთ გარემოში 62-მდე მოძრაობის ღერძის დაკავშირების ინოვაციური ტექნოლოგია ამჟამად შესაძლებელს ხდის ადიტიური, სუბტრაქციული და ჰიბრიდული პროცესების ფართო სპექტრის სამრეწველო რობოტების, სერვო სისტემების და ცვლადი სიხშირის ამძრავების მრავალმხრივ სინქრონიზაციას. მოწყობილობების მთელ ოჯახს ახლა შეუძლია შეუფერხებლად იმუშაოს PLC-ის (პროგრამირებადი ლოგიკური კონტროლერი) ან IEC მანქანის კონტროლერის, როგორიცაა MP3300iec, სრული კონტროლისა და მონიტორინგის ქვეშ. ხშირად დაპროგრამებული დინამიური 61131 IEC პროგრამული პაკეტით, როგორიცაა MotionWorks IEC, პროფესიონალური პლატფორმები, როგორიცაა ეს, იყენებენ ნაცნობ ინსტრუმენტებს (მაგ., RepRap G-კოდები, ფუნქციური ბლოკ-დიაგრამა, სტრუქტურირებული ტექსტი, კიბის დიაგრამა და ა.შ.). მარტივი ინტეგრაციისა და მანქანის მუშაობის დროის ოპტიმიზაციისთვის, შედის მზა ინსტრუმენტები, როგორიცაა საწოლის გასწორების კომპენსაცია, ექსტრუდერის წნევის წინსვლის კონტროლი, მრავალი შპინდელისა და ექსტრუდერის კონტროლი.
- გაფართოებული წარმოების მომხმარებლის ინტერფეისები:3D ბეჭდვის, ფორმის ჭრის, ჩარხებისა და რობოტიკის აპლიკაციებისთვის უაღრესად სასარგებლო მრავალფეროვანი პროგრამული პაკეტები სწრაფად უზრუნველყოფს მარტივად მოსარგებად გრაფიკულ ინტერფეისის შექმნას, რაც უფრო მეტ მრავალფეროვნებას უზრუნველყოფს. კრეატიულობისა და ოპტიმიზაციის გათვალისწინებით შექმნილი ინტუიციური პლატფორმები, როგორიცაა Yaskawa Compass, მწარმოებლებს საშუალებას აძლევს, ბრენდირება მოახდინონ და მარტივად მოარგონ ეკრანები. ძირითადი ატრიბუტების ჩართვიდან დაწყებული, მომხმარებლის საჭიროებების დაკმაყოფილებით დამთავრებული, პროგრამირების მცირე რაოდენობაა საჭირო - რადგან ეს ინსტრუმენტები წინასწარ ჩაშენებული C# დანამატების ფართო ბიბლიოთეკას გვთავაზობენ ან საკუთარი დანამატების იმპორტის საშუალებას იძლევიან.
ამაღლდი
მიუხედავად იმისა, რომ ერთჯერადი ადიტიური და გამოკლებითი პროცესები კვლავ პოპულარულია, მომდევნო რამდენიმე წლის განმავლობაში ჰიბრიდული ადიტიური/გამოკლებითი მეთოდისკენ უფრო დიდი გადასვლა მოხდება. 2027 წლისთვის მოსალოდნელია 14.8 პროცენტიანი რთული წლიური ზრდის ტემპით (CAGR) ზრდა.1ჰიბრიდული დანამატებით წარმოების მანქანების ბაზარი მზადაა დააკმაყოფილოს მომხმარებელთა მზარდი მოთხოვნები. კონკურენტებთან გასამკლავებლად, მწარმოებლებმა უნდა შეაფასონ ჰიბრიდული მეთოდის დადებითი და უარყოფითი მხარეები თავიანთი ოპერაციებისთვის. საჭიროებისამებრ ნაწილების წარმოების შესაძლებლობით, ნახშირბადის კვალის მნიშვნელოვნად შემცირებით, ჰიბრიდული დანამატებით/გამოკლებითი პროცესი გარკვეულ მიმზიდველ სარგებელს გვთავაზობს. მიუხედავად ამისა, ამ პროცესებისთვის მოწინავე ტექნოლოგიები არ უნდა იყოს უგულებელყოფილი და ისინი უნდა დაინერგოს საწარმოო სართულებზე, რათა ხელი შეუწყოს პროდუქტიულობისა და პროდუქტის ხარისხის ზრდას.
გამოქვეყნების დრო: 2021 წლის 13 აგვისტო
