Erweiterte Servomotoren für die Transformation des 3D-Metalldrucks

Die Kombination aus neuesten Servomotor-Designs, extrem flexiblen Robotern und einem vielseitigen Mix aus anderen fortschrittlichen Technologien sind die Schlüsselfaktoren für das schnelle Wachstum neuer Fertigungsverfahren in der Fertigung. Insbesondere Servomotoren und Roboter verändern additive Anwendungen und revolutionieren die Art und Weise, wie Prototypen, Teile und Produkte hergestellt werden.

Additive und subtraktive Fertigungstechniken sind zwei Paradebeispiele, die Herstellern die Effizienz und Kosteneinsparungen verschafft haben, die ihnen helfen, wettbewerbsfähig zu bleiben. Die additive Fertigung (AM) wird als 3D-Druck bezeichnet und ist eine nicht-traditionelle Methode, die digitale Konstruktionsdaten verwendet, um solide dreidimensionale Objekte zu erstellen, indem Materialien Schicht für Schicht von unten nach oben verschmolzen werden.

Bei der Herstellung von Near-Net-Shape (NNS)-Teilen ohne Abfall nimmt der Einsatz von AM sowohl für einfache als auch für komplexe Produktdesigns in industriellen Anwendungen wie Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Energie-, Medizin-, Transport- und Konsumgüterprodukten weiter zu. Im Gegensatz dazu beinhaltet der subtraktive Prozess das Entfernen von Abschnitten aus einem Materialblock durch hochpräzises Schneiden oder Bearbeiten, um ein 3D-Produkt zu erstellen.

Trotz wesentlicher Unterschiede schließen sich additive und subtraktive Verfahren nicht immer gegenseitig aus, da sie beide verschiedene Stadien der Produktentwicklung ergänzen können. Beispielsweise wird oft ein frühes Konzeptmodell oder ein Prototyp durch den additiven Prozess erstellt, und sobald dieses Produkt fertiggestellt ist, können größere Chargen erforderlich sein, was die Tür zur subtraktiven Fertigung öffnet. In zeitkritischen Anwendungen werden hybride Additiv-/Subtraktionstechniken angewendet, um beschädigte oder abgenutzte Teile zu reparieren oder sogar Qualitätsteile mit kürzerer Vorlaufzeit herzustellen.

Die Vorteile fortschrittlicher Servomotoren sind ein wichtiger Faktor bei der Transformation von 3D-Druckanwendungen, bei denen Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität entscheidend sind. Aus diesem Grund wenden sich Endbenutzer an 3D-Drucker mit Servosystemen (im Gegensatz zu Schrittmotoren), um optimale Ergebnisse zu erzielen Bewegungssteuerung.

Bewegungssteuerungsspezialist YASKAWA hat sein Angebot an Servos entwickelt Motoren einschließlich der SIGMA-7-Serie die sich als transformativ erweisen, indem sie Herstellern helfen, die üblichen Probleme durch Drucker-Boosting-Funktionen zu lösen.

Diese robusten Motoren sind beispielsweise mit Vibrationsunterdrückungsfiltern sowie Antiresonanz- und Kerbfiltern ausgestattet, die zusammen für eine extrem gleichmäßige Bewegung sorgen, die optisch unangenehme Stufenlinien durch die Drehmomentwelligkeit des Schrittmotors eliminieren kann. Dank der neuesten Geschwindigkeitsverbesserungen sind außerdem Druckgeschwindigkeiten von 350 mm/s möglich, was die durchschnittliche Geschwindigkeit eines 3D-Druckers mit Schrittmotor mehr als verdoppelt.

Ebenso kann eine Verfahrgeschwindigkeit von bis zu 1500 mm/sek bei rotativer oder bis zu 5 m/sek bei linearer Servotechnik erreicht werden. Diese extrem schnelle Beschleunigung ermöglicht es, 3D-Druckköpfe schneller in die richtige Position zu bringen, wodurch das gesamte System nicht verlangsamt werden muss, um die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen. Dies bedeutet, dass Benutzer mehr Teile pro Stunde herstellen können, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.

Die automatische Abstimmung von Servosystemen bedeutet, dass Benutzer ihre eigene individuelle Abstimmung unabhängig durchführen können, um sich an Änderungen in der Mechanik eines Druckers oder Abweichungen im Prozess anzupassen. Schrittmotoren verwenden kein Positionsfeedback, daher ist es unmöglich, Prozessänderungen oder Abweichungen in der Mechanik zu kompensieren.

Zu den weiteren Vorteilen von Servosystemen gehört das absolute Encoder-Feedback, sodass Benutzer nur einmal eine Referenzfahrt durchführen müssen, was zu erhöhter Betriebszeit und Kosteneinsparungen führt. Systemen mit Schrittmotoren fehlt diese Funktion, da sie bei jedem Einschalten „homed“ werden müssen.

Servosysteme enthalten auch Feedback-Erfassung, während Schrittmotorsysteme dies nicht tun. Der Extruder eines 3D-Druckers kann Engpässe und Staus im Druckprozess verursachen, die unentdeckt eine ganze Charge ruinieren können.

Mit über 22 Millionen Servosystemen im Feld verfügt Yaskawa über die Erfahrung und das technische Know-how in Motion und Control. Das Ergebnis:hervorragende Leistung und herausragende Zuverlässigkeit.

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