Motor servo dan robot mengubah aplikasi aditif. Pelajari tips dan aplikasi terbaru saat menerapkan otomatisasi robot dan kontrol gerak tingkat lanjut untuk manufaktur aditif dan subtraktif, serta langkah selanjutnya: pikirkan metode aditif/subtraktif hibrid.
OTOMATISASI LANJUTAN
Oleh Sarah Mellish dan RoseMary Burns
Penerapan perangkat konversi daya, teknologi kontrol gerak, robot yang sangat fleksibel, dan perpaduan beragam teknologi canggih lainnya merupakan faktor pendorong pesatnya pertumbuhan proses fabrikasi baru di seluruh lanskap industri. Merevolusi cara pembuatan prototipe, suku cadang, dan produk, manufaktur aditif dan subtraktif adalah dua contoh utama yang memberikan efisiensi dan penghematan biaya bagi perakit untuk tetap kompetitif.
Disebut sebagai pencetakan 3D, manufaktur aditif (AM) adalah metode non-tradisional yang biasanya memanfaatkan data desain digital untuk membuat objek tiga dimensi padat dengan menggabungkan material lapis demi lapis dari bawah ke atas. Seringkali membuat suku cadang berbentuk hampir bersih (NNS) tanpa limbah, penggunaan AM untuk desain produk dasar dan kompleks terus merambah industri seperti otomotif, dirgantara, energi, medis, transportasi, dan produk konsumen. Sebaliknya, proses subtraktif memerlukan penghilangan bagian-bagian dari suatu blok material dengan pemotongan atau pemesinan presisi tinggi untuk membuat produk 3D.
Terlepas dari perbedaan utama, proses aditif dan subtraktif tidak selalu eksklusif — karena keduanya dapat digunakan untuk melengkapi berbagai tahap pengembangan produk. Model konsep atau prototipe awal sering kali dibuat melalui proses aditif. Setelah produk tersebut diselesaikan, batch yang lebih besar mungkin diperlukan, sehingga membuka pintu bagi manufaktur subtraktif. Baru-baru ini, ketika waktu merupakan hal yang sangat penting, metode aditif/subtraktif hibrid diterapkan untuk hal-hal seperti memperbaiki komponen yang rusak/aus atau membuat komponen berkualitas dengan waktu tunggu lebih sedikit.
OTOMATISASI KE DEPAN
Untuk memenuhi permintaan pelanggan yang ketat, perakit mengintegrasikan berbagai bahan kawat seperti baja tahan karat, nikel, kobalt, krom, titanium, aluminium, dan logam lain yang berbeda ke dalam konstruksi komponennya, dimulai dengan substrat yang lembut namun kuat dan diakhiri dengan bahan yang keras dan aus. -komponen tahan. Hal ini antara lain mengungkapkan perlunya solusi berkinerja tinggi untuk meningkatkan produktivitas dan kualitas baik dalam lingkungan manufaktur aditif maupun subtraktif, terutama dalam hal proses seperti wire arc additive manufacturing (WAAM), subtraktif WAAM, subtraktif kelongsong laser, atau dekorasi. Sorotan meliputi:
- Teknologi Servo Tingkat Lanjut:Untuk mencapai sasaran waktu pemasaran dan spesifikasi desain pelanggan dengan lebih baik, yang menyangkut presisi dimensi dan kualitas hasil akhir, pengguna akhir beralih ke printer 3D canggih dengan sistem servo (melalui motor stepper) untuk kontrol gerakan yang optimal. Manfaat motor servo, seperti Sigma-7 dari Yaskawa, mengubah proses aditif, membantu perakit mengatasi masalah umum melalui kemampuan peningkatan printer:
- Peredam getaran: motor servo yang kuat memiliki filter peredam getaran, serta filter anti-resonansi dan takik, menghasilkan gerakan yang sangat halus yang dapat menghilangkan garis loncatan yang secara visual tidak menyenangkan yang disebabkan oleh riak torsi motor stepper.
- Peningkatan kecepatan: kecepatan cetak 350 mm/detik kini menjadi kenyataan, lebih dari dua kali lipat kecepatan cetak rata-rata printer 3D yang menggunakan motor stepper. Demikian pula, kecepatan gerak hingga 1.500 mm/detik dapat dicapai dengan menggunakan putaran atau hingga 5 meter/detik menggunakan teknologi servo linier. Kemampuan akselerasi yang sangat cepat yang disediakan melalui servo berkinerja tinggi memungkinkan kepala cetak 3D dipindahkan ke posisi yang tepat dengan lebih cepat. Hal ini sangat membantu dalam mengurangi kebutuhan untuk memperlambat keseluruhan sistem untuk mencapai kualitas hasil akhir yang diinginkan. Selanjutnya, peningkatan pada kontrol gerak ini juga berarti pengguna akhir dapat membuat lebih banyak komponen per jam tanpa mengorbankan kualitas.
- Penyetelan otomatis: sistem servo dapat secara mandiri melakukan penyetelan kustomnya sendiri, sehingga memungkinkan adaptasi terhadap perubahan mekanisme printer atau varians dalam proses pencetakan. Motor stepper 3D tidak memanfaatkan umpan balik posisi, sehingga hampir tidak mungkin untuk mengkompensasi perubahan proses atau perbedaan dalam mekanika.
- Umpan balik encoder: sistem servo tangguh yang menawarkan umpan balik encoder absolut hanya perlu melakukan rutinitas homing satu kali, sehingga menghasilkan waktu aktif dan penghematan biaya yang lebih besar. Printer 3D yang menggunakan teknologi motor stepper tidak memiliki fitur ini dan harus selalu ditempatkan di rumah setiap kali dihidupkan.
- Penginderaan umpan balik: ekstruder pada printer 3D sering kali dapat menjadi hambatan dalam proses pencetakan, dan motor stepper tidak memiliki kemampuan penginderaan umpan balik untuk mendeteksi kemacetan ekstruder — suatu defisit yang dapat mengakibatkan rusaknya seluruh pekerjaan pencetakan. Dengan pemikiran ini, sistem servo dapat mendeteksi cadangan ekstruder dan mencegah pengupasan filamen. Kunci performa pencetakan yang unggul adalah memiliki sistem loop tertutup yang berpusat pada encoder optik resolusi tinggi. Motor servo dengan encoder resolusi tinggi absolut 24-bit dapat memberikan resolusi umpan balik loop tertutup 16.777.216 bit untuk akurasi sumbu dan ekstruder yang lebih besar, serta sinkronisasi dan perlindungan kemacetan.
- Robot Berkinerja Tinggi:Sama seperti motor servo yang kuat yang mengubah aplikasi aditif, robot pun demikian. Performa jalurnya yang luar biasa, struktur mekanis yang kokoh, dan tingkat perlindungan debu (IP) yang tinggi — dikombinasikan dengan kontrol anti-getaran canggih dan kemampuan multi-sumbu — menjadikan robot enam sumbu yang sangat fleksibel sebagai pilihan ideal untuk proses menuntut seputar pemanfaatan 3D printer, serta tindakan utama untuk manufaktur subtraktif dan metode aditif/subtraktif hibrid.
Otomatisasi robotik yang melengkapi mesin cetak 3D secara luas memerlukan penanganan komponen cetakan dalam instalasi multi-mesin. Mulai dari mengeluarkan komponen satu per satu dari mesin cetak, hingga memisahkan komponen setelah siklus pencetakan multi-bagian, robot yang sangat fleksibel dan efisien mengoptimalkan pengoperasian untuk menghasilkan hasil dan peningkatan produktivitas yang lebih besar.
Dengan pencetakan 3D tradisional, robot sangat membantu dalam pengelolaan bubuk, mengisi ulang bubuk printer bila diperlukan, dan mengeluarkan bubuk dari bagian jadi. Demikian pula, tugas penyelesaian bagian lain yang populer dalam fabrikasi logam seperti penggilingan, pemolesan, deburring, atau pemotongan dapat dilakukan dengan mudah. Pemeriksaan kualitas, serta kebutuhan pengemasan dan logistik juga dipenuhi langsung dengan teknologi robotik, sehingga perakit dapat memfokuskan waktu mereka pada pekerjaan yang bernilai tambah lebih tinggi, seperti fabrikasi khusus.
Untuk benda kerja yang lebih besar, robot industri dengan jangkauan jauh sedang dilengkapi untuk menggerakkan kepala ekstrusi printer 3D secara langsung. Hal ini, bersama dengan alat periferal seperti pangkalan berputar, pengatur posisi, jalur linier, gantri, dan lainnya, menyediakan ruang kerja yang diperlukan untuk menciptakan struktur spasial berbentuk bebas. Selain pembuatan prototipe cepat klasik, robot juga digunakan untuk pembuatan komponen bentuk bebas bervolume besar, bentuk cetakan, konstruksi rangka berbentuk 3D, dan komponen hibrida format besar. - Pengontrol Mesin Multi-sumbu:Teknologi inovatif untuk menghubungkan hingga 62 sumbu gerak dalam satu lingkungan kini memungkinkan multi-sinkronisasi berbagai robot industri, sistem servo, dan penggerak frekuensi variabel yang digunakan dalam proses aditif, subtraktif, dan hibrid. Seluruh rangkaian perangkat kini dapat bekerja sama dengan lancar di bawah kendali dan pemantauan penuh PLC (Programmable Logic Controller) atau pengontrol mesin IEC, seperti MP3300iec. Seringkali diprogram dengan paket perangkat lunak IEC 61131 yang dinamis, seperti MotionWorks IEC, platform profesional seperti ini menggunakan alat yang sudah dikenal (yaitu, kode G RepRap, Diagram Blok Fungsi, Teks Terstruktur, Diagram Tangga, dll.). Untuk memfasilitasi integrasi yang mudah dan mengoptimalkan waktu kerja alat berat, alat siap pakai seperti kompensasi perataan lapisan, kontrol gerak maju tekanan ekstruder, beberapa spindel, dan kontrol ekstruder disertakan.
- Antarmuka Pengguna Manufaktur Tingkat Lanjut:Sangat bermanfaat untuk aplikasi dalam pencetakan 3D, pemotongan bentuk, peralatan mesin, dan robotika, beragam paket perangkat lunak dapat dengan cepat menghadirkan antarmuka mesin grafis yang mudah disesuaikan, memberikan jalan menuju keserbagunaan yang lebih besar. Didesain dengan mempertimbangkan kreativitas dan optimalisasi, platform intuitif, seperti Yaskawa Compass, memungkinkan produsen memberi merek dan menyesuaikan layar dengan mudah. Mulai dari menyertakan atribut mesin inti hingga mengakomodasi kebutuhan pelanggan, hanya diperlukan sedikit pemrograman — karena alat ini menyediakan perpustakaan ekstensif plugin C# bawaan atau memungkinkan impor plugin khusus.
BANGKIT DI ATAS
Meskipun proses aditif dan subtraktif tunggal masih populer, pergeseran yang lebih besar ke arah metode aditif/subtraktif hibrid akan terjadi dalam beberapa tahun ke depan. Diperkirakan akan tumbuh pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sebesar 14,8 persen pada tahun 20271, pasar mesin manufaktur aditif hibrida siap untuk memenuhi peningkatan permintaan pelanggan yang terus berkembang. Untuk unggul dalam persaingan, produsen harus mempertimbangkan pro dan kontra metode hibrida dalam operasi mereka. Dengan kemampuan memproduksi suku cadang sesuai kebutuhan, hingga pengurangan jejak karbon secara signifikan, proses aditif/subtraktif hibrid menawarkan beberapa manfaat menarik. Apapun itu, teknologi canggih untuk proses ini tidak boleh diabaikan dan harus diterapkan di pabrik untuk memfasilitasi produktivitas dan kualitas produk yang lebih baik.
Waktu posting: 13 Agustus-2021
