Serbomotorrak eta robotak aplikazio gehigarriak eraldatzen ari dira. Ikasi azken aholkuak eta aplikazioak automatizazio robotikoa eta mugimendu-kontrol aurreratua inplementatzeko gehigarrizko eta kenketa bidezko fabrikaziorako, baita hurrengo urratsa ere: pentsatu metodo gehigarri/kenketa hibridoetan.
AUTOMATIZAZIOA AURRERATZEN
Sarah Mellish eta RoseMary Burns-ek idatzia
Potentzia-bihurketa gailuen, mugimendu-kontrolaren teknologiaren, robot oso malguen eta beste teknologia aurreratu batzuen nahasketa eklektiko baten adopzioa dira industria-paisaian fabrikazio-prozesu berrien hazkunde azkarraren eragile nagusiak. Prototipoak, piezak eta produktuak egiteko modua irauli du, eta fabrikazio gehigarria eta kenkaria dira fabrikatzaileek lehiakorrak izaten jarraitzeko bilatzen duten eraginkortasuna eta kostuen aurrezpena eman duten bi adibide nagusi.
3D inprimaketa bezala ezagutzen dena, gehigarrizko fabrikazioa (AM) metodo ez-tradizionala da, normalean diseinu digitalaren datuak erabiltzen dituena hiru dimentsioko objektu solidoak sortzeko, materialak geruzaz geruza behetik gora fusionatuz. Askotan, hondakinik gabe ia forma garbiko (NNS) piezak egiten dituenez, AMren erabilera produktuen diseinu oinarrizkoetarako zein konplexuetarako automobilgintza, aeroespaziala, energia, medikuntza, garraioa eta kontsumo-produktuak bezalako industrietan hedatzen jarraitzen du. Aitzitik, prozesu kentzaileak material-bloke batetik sekzioak kentzea dakar, zehaztasun handiko ebaketa edo mekanizazio bidez, 3D produktu bat sortzeko.
Desberdintasun nagusiak izan arren, prozesu gehigarriak eta kenkariak ez dira beti elkarren artean baztertzaileak, produktuen garapenaren hainbat etapa osatzeko erabil baitaitezke. Maiz, hasierako kontzeptu-eredu edo prototipo bat sortzen da prozesu gehigarriaren bidez. Produktu hori amaitutakoan, lote handiagoak behar izan daitezke, eta horrek ateak irekitzen dizkio fabrikazio kenkaristari. Duela gutxi, denbora funtsezkoa den lekuetan, metodo gehigarri/kenkari hibridoak aplikatzen ari dira kaltetutako/higatutako piezak konpontzeko edo kalitatezko piezak denbora gutxiagorekin sortzeko, hala nola.
AURRERA AUTOMATIKOKI
Bezeroen eskaera zorrotzak asetzeko, fabrikatzaileek alanbre-material sorta bat integratzen ari dira beren piezen eraikuntzan, hala nola altzairu herdoilgaitza, nikela, kobaltoa, kromoa, titanioa, aluminioa eta beste metal desberdin batzuk, substratu bigun baina sendo batekin hasi eta osagai gogor eta higadura-erresistente batekin amaituz. Horrek, neurri batean, agerian utzi du errendimendu handiko irtenbideen beharra, produktibitate eta kalitate handiagoa lortzeko, bai gehigarrizko bai kengarrizko fabrikazio-inguruneetan, batez ere alanbre-arku gehigarrizko fabrikazioa (WAAM), WAAM-kengarria, laser estaldura-kengarria edo dekorazioa bezalako prozesuei dagokienez. Nabarmenenak hauek dira:
- Servo Teknologia Aurreratua:Merkatuan jartzeko denbora-helburuei eta bezeroen diseinu-espezifikazioei hobeto erantzuteko, dimentsio-zehaztasunari eta akabera-kalitateari dagokionez, azken erabiltzaileek servo-sistemekin (pauso-motorren ordez) egindako 3D inprimagailu aurreratuetara jotzen ari dira mugimendu-kontrol optimoa lortzeko. Yaskawa-ren Sigma-7 bezalako servo-motorren abantailek prozesua hankaz gora jartzen dute, fabrikatzaileei inprimagailua hobetzeko gaitasunen bidez ohiko arazoak gainditzen lagunduz:
- Bibrazioen kentzea: servo-motor sendoek bibrazioen kentze-iragazkiak dituzte, baita erresonantziaren aurkako eta koska-iragazkiak ere, eta horrek mugimendu oso leuna ematen du, pauso-motorraren momentu-uhinek eragindako mailakatutako lerro bisualki desatseginak ezabatzen dituena.
- Abiaduraren hobekuntza: 350 mm/seg-ko inprimatze-abiadura errealitate bat da orain, 3D inprimagailu baten batez besteko inprimatze-abiaduraren bikoitza baino gehiago pauso-motor bat erabiliz. Era berean, 1.500 mm/seg-ko desplazamendu-abiadura lor daiteke biraketa erabiliz edo 5 metro/seg-koa servo-teknologia lineala erabiliz. Errendimendu handiko servoek ematen duten azelerazio-gaitasun izugarri azkarrak 3D inprimatze-buruak azkarrago mugitzea ahalbidetzen du beren posizio egokietara. Horrek asko laguntzen du sistema osoa moteldu beharra nahi den akabera-kalitatera iristeko. Ondorioz, mugimendu-kontrolaren hobekuntza honek esan nahi du azken erabiltzaileek orduko pieza gehiago fabrikatu ditzaketela kalitatea galdu gabe.
- Doikuntza automatikoa: servo sistemek beren doikuntza pertsonalizatua egin dezakete modu independentean, eta horrek inprimagailu baten mekanikaren aldaketetara edo inprimatze prozesuko aldaketetara egokitzea ahalbidetzen du. 3D pauso-motorrek ez dute posizio-feedbackik erabiltzen, eta horrek ia ezinezkoa egiten du prozesuetako aldaketak edo mekanikaren desadostasunak konpentsatzea.
- Kodetzailearen feedbacka: kodetzailearen feedback absolutua eskaintzen duten servo-sistema sendoek hasierako errutina behin bakarrik egin behar dute, eta horrek funtzionamendu-denbora handiagoa eta kostuen aurrezpena dakar. Pausoz pausoko motorra erabiltzen duten 3D inprimagailuek ez dute ezaugarri hori eta hasierako errutinara itzuli behar dira pizten diren bakoitzean.
- Atzeraelikadura detekzioa: 3D inprimagailu baten estrusoreak askotan oztopo izan daiteke inprimatze-prozesuan, eta pauso-motor batek ez du atzeraelikadura detektatzeko gaitasunik estrusorearen trabaketa bat detektatzeko — inprimatze-lan oso bat hondatzea ekar dezakeen defizit bat. Hori kontuan hartuta, servo-sistemek estrusorearen atzerapenak detektatu eta harizpien kentzea saihestu dezakete. Inprimatze-errendimendu bikainaren gakoa bereizmen handiko kodetzaile optiko baten inguruan zentratutako begizta itxiko sistema bat izatea da. 24 biteko bereizmen handiko kodetzaile absolutua duten servo-motorrek 16.777.216 bit-eko atzeraelikadura-bereizmen itxiko begizta eman dezakete ardatzaren eta estrusorearen zehaztasun handiagoa lortzeko, baita sinkronizazioa eta trabaketaren aurkako babesa lortzeko ere.
- Errendimendu handiko robotak:Servomotor sendoek aplikazio gehigarriak eraldatzen ari diren bezala, robotak ere eraldatzen ari dira. Haien ibilbide-errendimendu bikainak, egitura mekaniko zurrunak eta hautsaren aurkako babes-maila altuak (IP) —bibrazioen aurkako kontrol aurreratuarekin eta ardatz anitzeko gaitasunarekin konbinatuta— sei ardatzeko robot oso malguak aukera aproposa bihurtzen dituzte 3D inprimagailuen erabileraren inguruko prozesu zorrotzetarako, baita fabrikazio kengarrirako eta metodo gehigarri/kengarri hibridoetarako ekintza gakoetarako ere.
3D inprimaketa-makinen osagarri den robotizazioak inprimatutako piezen manipulazioa dakar makina anitzeko instalazioetan. Inprimaketa-makinatik banakako piezak deskargatzetik hasi eta hainbat piezako inprimaketa-ziklo baten ondoren piezak bereizteraino, robot oso malgu eta eraginkorrek eragiketak optimizatzen dituzte ekoizpen handiagoa eta produktibitate-irabaziak lortzeko.
3D inprimaketa tradizionalarekin, robotak lagungarriak dira hautsaren kudeaketan, inprimagailuaren hautsa behar denean berriz betetzen eta hautsa amaitutako piezetatik kentzen. Era berean, metalezko fabrikazioan ohikoak diren beste piezen akabera-lan batzuk, hala nola arteztea, leuntzea, desbarbatzea edo moztea, erraz egiten dira. Kalitate-ikuskapena, baita ontziratze- eta logistika-beharrak ere zuzenean asetzen ari dira teknologia robotikoarekin, fabrikatzaileei balio erantsi handiagoa duten lanetan, hala nola fabrikazio pertsonalizatuan, denbora zentratzeko aukera emanez.
Pieza handiagoetarako, irismen handiko industria-robotak erabiltzen ari dira 3D inprimagailu baten estrusio-burua zuzenean mugitzeko. Horrek, biraketa-oinarriekin, posizionatzaileekin, lineal-bideekin, gantryekin eta beste hainbat tresna periferikoekin batera, forma libreko egitura espazialak sortzeko beharrezko lan-eremua eskaintzen du. Prototipazio azkar klasikoaz gain, robotak bolumen handiko forma libreko piezak, molde-formak, 3D formako habe-egiturak eta formatu handiko pieza hibridoak fabrikatzeko erabiltzen ari dira. - Ardatz anitzeko makina-kontrolagailuak:Ingurune bakarrean 62 mugimendu-ardatz konektatzeko teknologia berritzaileak orain industria-robot, servo-sistema eta maiztasun aldakorreko unitate sorta zabal baten sinkronizazio anizkoitza ahalbidetzen du prozesu gehigarri, kenkari eta hibridoetan erabiltzen direnak. Gailu-familia oso bat elkarrekin lan egin dezake orain, PLC (Logica Controller Programagarria) edo IEC makina-kontrolagailu baten kontrol eta monitorizazio osoaren pean, hala nola MP3300iec. Askotan 61131 IEC software pakete dinamiko batekin programatuta, hala nola MotionWorks IEC, plataforma profesional hauek tresna ezagunak erabiltzen dituzte (adibidez, RepRap G kodeak, Funtzio Blokeen Diagrama, Testu Egituratua, Eskailera Diagrama, etab.). Integrazio erraza errazteko eta makinaren funtzionamendu-denbora optimizatzeko, prest egindako tresnak sartzen dira, hala nola ohearen berdintze-konpentsazioa, estrusorearen presioaren aurrerapen-kontrola, ardatz anitzeko eta estrusorearen kontrola.
- Fabrikazio Aurreratuko Erabiltzaile Interfazeak:Oso onuragarriak 3D inprimaketa, forma-ebaketa, makina-erreminta eta robotika bezalako aplikazioetarako, software pakete anitzek makina-interfaze grafiko pertsonalizagarri erraz bat eskain dezakete, malgutasun handiagoa lortzeko bidea eskainiz. Sormena eta optimizazioa kontuan hartuta diseinatutako plataforma intuitiboek, Yaskawa Compass bezalakoek, fabrikatzaileei pantailak markatu eta erraz pertsonalizatzeko aukera ematen diete. Makina-atributu nagusiak sartzetik hasi eta bezeroen beharretara egokitzeraino, programazio gutxi behar da, tresna hauek C# plugin aurrez eraikien liburutegi zabala eskaintzen baitute edo plugin pertsonalizatuak inportatzea ahalbidetzen baitute.
GOIAN JAITSI
Gehigarri bakarreko eta kengarriko prozesuak oraindik ere ezagunak diren arren, hurrengo urteetan gehigarri/kengarriko metodo hibridorantz aldaketa handiagoa gertatuko da. 2027rako % 14,8ko urteko hazkunde-tasa konposatuarekin (CAGR) haztea espero da.1, hibridoen gehigarrien fabrikazio-makinen merkatua prest dago bezeroen eskaeren gorakadari erantzuteko. Lehiakideen gainetik egoteko, fabrikatzaileek metodo hibridoaren alde onak eta txarrak neurtu beharko lituzkete beren eragiketetarako. Behar den moduan piezak ekoizteko gaitasunarekin, karbono-aztarna nabarmen murriztuz, hibridoen gehigarri/kenketa prozesuek abantaila erakargarri batzuk eskaintzen dituzte. Nolanahi ere, prozesu horietarako teknologia aurreratuak ez dira alde batera utzi behar eta tailerretan ezarri beharko lirateke produktibitatea eta produktuaren kalitatea handitzeko.
Argitaratze data: 2021eko abuztuak 13
