Servomotorrak eta robotak gehigarrien aplikazioak eraldatzen ari dira. Ikasi azken aholkuak eta aplikazioak fabrikazio gehigarri eta kenketarako automatizazio robotikoa eta mugimenduaren kontrol aurreratua ezartzerakoan, baita hurrengoa ere: pentsatu metodo hibrido gehigarri/kentzen.
AUTOMATIZAZIOA AURRERA
Sarah Mellish eta RoseMary Burns-ek
Potentzia bihurtzeko gailuak, mugimendua kontrolatzeko teknologia, robot oso malguak eta beste teknologia aurreratuen nahasketa eklektiko bat industria-paisaia osoan fabrikazio-prozesu berrien hazkunde azkarraren eragileak dira. Prototipoak, piezak eta produktuak egiteko modua iraultzea, fabrikazio aditiboa eta kenkorra dira fabrikatzaileek lehiakorra izaten jarraitzeko eraginkortasuna eta kostuak aurrezten dituzten bi adibide nagusi.
3D inprimaketa deritzona, fabrikazio gehigarria (AM) ez-ohiko metodo bat da, eta normalean diseinu digitalaren datuak erabiltzen ditu hiru dimentsioko objektu solidoak sortzeko, materialak geruzaz geruza batuz behetik gora. Askotan sare-formako piezak (NNS) hondakinik gabe egiten dituztenak, AMaren erabilera oinarrizko produktuen diseinuetarako nahiz konplexuetarako, automobilgintza, aeroespaziala, energia, medikuntza, garraioa eta kontsumo produktuak bezalako industriak barneratzen jarraitzen du. Aitzitik, kenketa-prozesuak material-bloke batetik atalak kentzea dakar, doitasun handiko ebaketa edo mekanizatuz 3D produktu bat sortzeko.
Funtsezko desberdintasunak izan arren, prozesu gehigarriak eta kentzaileak ez dira beti elkarren esklusiboak, produktuen garapenaren hainbat fase osatzeko erabil baitaitezke. Hasierako kontzeptu-eredu edo prototipo bat gehigarri-prozesuaren bidez sortzen da maiz. Produktu hori amaitutakoan, lote handiagoak behar izan daitezke, fabrikazio kentzaileari ateak irekiz. Duela gutxi, denbora funtsezkoa den lekuetan, gehigarri/kentzen metodo hibridoak aplikatzen ari dira kaltetutako/higatutako piezak konpontzeko edo kalitatezko piezak sortzeko denbora gutxiagorekin.
AURRERA AUTOMATIZATU
Bezeroen eskakizun zorrotzei erantzuteko, fabrikatzaileak alanbre-material sorta bat integratzen ari dira altzairu herdoilgaitza, nikela, kobaltoa, kromoa, titanioa, aluminioa eta beste metal desberdin batzuk beren piezaren eraikuntzan, substratu leun baina sendo batekin hasi eta higadura gogor batekin amaituz. - osagai erresistentea. Neurri batean, horrek agerian utzi du errendimendu handiko soluzioen beharra produktibitate eta kalitate handiagoa lortzeko, fabrikazio gehigarri nahiz kengarriko inguruneetan, batez ere alanbre-arkuaren fabrikazio aditiboa (WAAM), WAAM-kenketa, laser cladding-kenketa edo dekorazioa bezalako prozesuei dagokienez. Azpimarratzekoak dira:
- Servo Teknologia aurreratua:Merkaturako denbora-helburuei eta bezeroen diseinuaren zehaztapenei hobeto erantzuteko, dimentsio-zehaztasuna eta akabera-kalitateari dagokionez, azken erabiltzaileak serbo-sistemak dituzten 3D inprimagailu aurreratuetara jotzen ari dira (pauso-motorren gainean) mugimenduaren kontrol ezin hobea lortzeko. Serbomotorren abantailek, Yaskawa-ren Sigma-7 bezalakoek, prozesu gehigarriari buelta ematen diote, fabrikatzaileei ohiko arazoak gainditzen laguntzen diete inprimagailuak indartzeko gaitasunen bidez:
- Bibrazioen ezabapena: serbo-motor sendoek bibrazioak ezabatzeko iragazkiak dituzte, baita erresonantziaren aurkako eta koska-iragazkiak ere, mugimendu oso leuna emanez, urratseko motorraren pare-uhinak eragindako lerro mailakatu desatseginak ezaba ditzaketenak.
- Abiadura hobetzea: 350 mm/seko inprimatze-abiadura errealitatea da gaur egun, 3D inprimagailu baten batez besteko inprimatze-abiadura bikoiztu baino gehiago urratseko motor bat erabiliz. Era berean, 1.500 mm/s-ko abiadura birakaria erabiliz edo 5 metro/seg-rainoko abiadura lor daiteke serbo teknologia lineala erabiliz. Errendimendu handiko serboen bidez ematen den azelerazio-gaitasun oso azkarrari esker, 3D inprimatzeko buruak beren posizio egokietara azkarrago mugi daitezke. Horrek bide luzea du nahi den akabera-kalitatera iristeko sistema oso bat moteldu beharra arintzeko. Gerora, mugimenduaren kontrolaren berritze honek azken erabiltzaileek orduko pieza gehiago fabrika ditzakete kalitatea uko egin gabe ere esan nahi du.
- Sintonizazio automatikoa: serbo-sistemek modu independentean egin ditzakete beren sintonizazio pertsonalizatua, eta horri esker, inprimagailu baten mekanika aldaketetara edo inprimatze prozesu bateko aldaketetara egokitzea posible da. 3D urratseko motorrek ez dute posizioaren feedbacka erabiltzen, eta ia ezinezkoa da prozesuen aldaketak edo mekanikako desadostasunak konpentsatzea.
- Kodetzailearen feedbacka: kodetzaile absolutua ematen duten serbo-sistema sendoak behin bakarrik egin behar dute hasierako errutina bat, eta ondorioz, denbora gehiago eta kostuak aurreztuko dira. Stepper motor teknologia erabiltzen duten 3D inprimagailuek ezaugarri hori ez dute eta etxean jarri behar dira pizten diren bakoitzean.
- Iritziaren sentsazioa: 3D inprimagailu baten estrusore bat inprimatze-prozesuan botila-lepo bat izan daiteke sarritan, eta urrats-motor batek ez du estrusore-jazarpena antzemateko feedback-sentsatzeko gaitasunik - inprimatze-lan osoa hondatzea ekar dezakeen defizita. Hori kontuan hartuta, serbo-sistemek estrusoreen babeskopiak hauteman ditzakete eta harizpiak kentzea saihestu. Inprimatzeko errendimendu handiagoa lortzeko gakoa begizta itxiko sistema bat izatea da bereizmen handiko kodetzaile optiko baten inguruan. 24 biteko bereizmen handiko kodetzaile absolutua duten servomotoreek 16.777.216 bit-begizta itxiko feedback bereizmenak eman ditzakete ardatz eta estrusorearen zehaztasun handiagoa lortzeko, baita sinkronizazioa eta blokeo babesa ere.
- Errendimendu handiko robotak:Serbomotor sendoak aplikazio gehigarriak eraldatzen ari diren bezala, robotak ere bai. Haien bide-errendimendu bikainak, egitura mekaniko zurrunak eta hautsaren babeserako (IP) balorazio altuek —bibrazioen aurkako kontrol aurreratuarekin eta ardatz anitzeko gaitasunarekin konbinatuta— sei ardatzeko robot oso malguak aukera ezin hobea bihurtzen dituzte 3D-ren erabilera inguratzen duten prozesu zorrotzetarako. inprimagailuak, baita fabrikazio kentzailerako eta gehigarri/kenketa metodo hibridoetarako funtsezko ekintzak ere.
3D inprimatzeko makinen osagarri den automatizazio robotikoak inprimatutako piezak makina anitzeko instalazioetan manipulatzea dakar. Pieza indibidualak inprimatzeko makinatik deskargatzetik, zati anitzeko inprimaketa-ziklo baten ondoren piezak bereiztera arte, oso malgu eta eraginkorrak diren robotek eragiketak optimizatzen dituzte errendimendu eta produktibitate-irabazi handiagoa lortzeko.
3D inprimaketa tradizionalarekin, robotak lagungarriak dira hautsak kudeatzeko, behar denean inprimagailuaren hautsa betetzeko eta amaitutako piezen hautsa kentzeko. Era berean, metalezko fabrikazioan ezagunak diren piezak akabera egiteko beste zeregin batzuk, hala nola artezketa, leuntzea, babardura edo ebakitzea erraz lortzen dira. Kalitatearen ikuskapena, baita ontziratzea eta logistika beharrak ere teknologia robotizatuarekin aurre egiten ari dira, fabrikatzaileek beren denbora balio erantsi handiagoko lanetara bideratu dezaten, fabrikazio pertsonalizatua esaterako.
Pieza handiagoetarako, irismen luzeko robot industrialak 3D inprimagailuaren estrusio-buru bat zuzenean mugitzeko tresnak egiten ari dira. Honek, oinarri birakariak, posizionatzaileak, pista linealak, gantryak eta abar bezalako tresna periferikoekin batera, forma libreko egitura espazialak sortzeko behar den lan-espazioa eskaintzen du. Prototipazio azkarra klasikoaz gain, bolumen handiko piezak, moldeak, 3D formako truss eraikuntzak eta formatu handiko pieza hibridoak fabrikatzeko erabiltzen ari dira robotak. - Ardatz anitzeko makina kontrolatzaileak:Ingurune bakarrean 62 mugimendu-ardatz konektatzeko teknologia berritzaileak gaur egun prozesu gehigarri, kentzaile eta hibridoetan erabiltzen diren robot industrial, serbo-sistema eta maiztasun aldakorreko unitate ugariren sinkronizazioa ahalbidetzen du. Gailu-familia oso batek ezin hobeto lan egin dezake orain PLC (Programmable Logic Controller) edo IEC makina-kontrolagailu baten kontrol eta monitorizazio osoarekin, hala nola, MP3300iec. Askotan 61131 IEC software pakete dinamiko batekin programatuta, hala nola MotionWorks IEC, horrelako plataforma profesionalek tresna ezagunak erabiltzen dituzte (hau da, RepRap G-kodeak, Funtzio Blokeen Diagrama, Testu Egituratua, Eskailera Diagrama, etab.). Integrazio erraza errazteko eta makinen funtzionamendu-denbora optimizatzeko, prest dauden tresnak sartzen dira, hala nola ohearen berdinketa-konpentsazioa, estrusorearen presioaren aurrerapenaren kontrola, ardatz anitzeko eta estrusorearen kontrola.
- Fabrikazio aurreratuko erabiltzaile-interfazeak:3D inprimaketa, forma ebaketa, makina-erreminta eta robotikako aplikazioetarako oso onuragarriak, hainbat software-paketeek azkar pertsonalizatzeko erraza den makina-interfaze grafikoa eskain dezakete, aldakortasun handiagoa lortzeko bidea eskainiz. Sormena eta optimizazioa kontuan hartuta diseinatuta, plataforma intuitiboek, Yaskawa Compass bezalakoek, fabrikatzaileek pantailak marka eta erraz pertsonaliza ditzakete. Makinaren oinarrizko ezaugarriak barne, bezeroen beharretara egokitzeko, programazio gutxi behar da, tresna hauek aurrez eraikitako C# pluginen liburutegi zabala eskaintzen baitute edo pertsonalizatutako pluginak inportatzeko aukera ematen baitute.
GORA IGO
Gehigarri eta kenketa prozesu bakarrak ezagunak izaten jarraitzen duten arren, hurrengo urteetan gehigarri/kenketa metodo hibridorako aldaketa handiagoa gertatuko da. 2027rako % 14,8ko urteko hazkunde-tasa konposatuan (CAGR) haztea espero da1, Fabrikazio gehigarri hibridoko makinen merkatua bezeroen eskakizunen bilakaeraren gorakada asetzeko prest dago. Lehiaketaren gainetik igotzeko, fabrikatzaileek metodo hibridoaren alde onak eta txarrak neurtu behar dituzte beren operazioetarako. Behar bezala piezak ekoizteko gaitasunarekin, karbono-aztarna murrizteko, gehigarri/kenketa prozesu hibridoak onura erakargarri batzuk eskaintzen ditu. Nolanahi ere, prozesu hauetarako teknologia aurreratuak ez dira ahaztu behar eta dendetan ezarri behar dira produktibitate eta produktuaren kalitate handiagoa errazteko.
Argitalpenaren ordua: 2021-08-13
