3D-Druck schafft ein Fenster für Automatisierungsmöglichkeiten

Manuelle Teileinspektion in regelmäßigen Abständen bewirkt dies automatisiert Drehzelle, um die Produktion zu unterbrechen. Der 3D-Druck eines Teilesammelschachts für die Lieferung außerhalb der Zelle beseitigte dieses Problem. (Alle Fotos sind mit freundlicher Genehmigung von Superior Metal Products, sofern nicht anders angegeben.)

Vor einem Jahr konnte ich Omaha’s Superior Metal Products besuchen, um eine Geschichte über eine komplexe Roboterzelle zu schreiben, in der ein Doppelspindel-Drehzentrum Doosan TW2600 Planbearbeitungen an einer Familie von Pumpenkomponenten aus Gusseisen mit Kugelgraphit ausführte. Kurz gesagt, diese Zelle verfügte über ein Eingangsförderband, das Werkstücke einem FANUC-Roboter zuführte, der sie in die Maschine lud und dann fertige Teile entlud und auf einen Wagen legte.

Dies war die zweite Roboter-Bearbeitungszelle der Werkstatt. Das erste, das 2018 installiert wurde, verfügt über ein Drehzentrum Okuma LB3000 EXII, das dank einer LoadAssistant-Roboterlade- und Werkstückspeichereinheit von Halter unbeaufsichtigt läuft. Diese in sich geschlossene Einheit, die direkt links neben der Maschinentür installiert ist, verfügt über einen FANUC-Roboter und einen zweiseitigen Wendetisch zur Aufnahme von Materialrohlingen bzw. Fertigteilen. Die Bediener können sicher auf eine Hälfte des Tisches zugreifen, um fertige Teile zu entnehmen und neue Rohlinge zu laden, während der Roboter auf der anderen Hälfte des Tisches Material manipuliert, um die Maschine zu bedienen.

Dieses Foto habe ich vor den Teilen gemacht Sammelschacht hinzugefügt wurde, zeigt, wie der Bediener den Roboterbereich betreten müsste, um auf ein zu prüfendes Teil zuzugreifen.

Eine teilweise Umzäunung trennt den Maschinenbediener von dem Teil des Lagertisches, auf den der Roboter zugreifen kann. Der Bereich vor der Maschinentür ist jedoch offen, damit sich der Bediener bei Bedarf der Maschine nähern kann. Dies ist möglich, weil der Laserscanner des Geräts erkennen kann, wenn sich der Bediener diesem Bereich nähert. Es bewirkt, dass der Roboter langsamer wird, wenn eine Person eine definierte Sicherheitszone im Außenbereich betritt, und stoppt, wenn die Person die definierte Innenzone näher an der Maschine und dem Roboter betritt.

Im Laufe der Jahre hat diese Einrichtung es Superior Metal Products ermöglicht, einen Großteil des unbeaufsichtigten Maschinenbetriebs zu realisieren. Die vorgeschriebene Inspektion der Teile in definierten Intervallen bedeutete jedoch, dass der Bediener die Sicherheitszonen betreten musste, um an die zu messenden Teile zu gelangen, was die Produktion vorübergehend unterbrach. Eine clevere Sammelrutsche für Kunststoffteile, die auf dem Desktop-3D-Drucker des Geschäfts gedruckt und auf dem LoadAssistant-Zaun installiert wurde, hat dieses Problem gelöst. Der Roboter kann jetzt zu prüfende Teile die Rutsche hinunterfallen lassen, wo der Bediener sie auf einem Tablett erreichen kann, ohne die lasergescannten Sicherheitszonen zu betreten und ohne die Produktion zu stoppen. Tatsächlich ist dies nur ein Beispiel dafür, wie Superior Metal Products seinen 3D-Drucker verwendet hat, um Artikel herzustellen, die nicht nur in der Werkstatt nützlich sind, sondern die vielleicht einfacher herzustellen sind als herkömmliche maschinelle Bearbeitung.

Drucken als Alternative zur maschinellen Bearbeitung

Superior Metal Products verfügt in seiner 30.000 Quadratfuß großen Anlage über eine Fülle von Geräten. Dazu gehören VMCs, HMCs und Drehzentren sowie Wälzfräs-, Räum-, Schleif-, Läpp-, Schweiß- und Wuchtmaschinen. Der 3D-Kunststoffdrucker des Shops, ein Lulzbot TAZ-6 Desktop-Modell, wurde Ende 2017 gekauft.

Der erste Schritt zum 3D-Druck ist die Erstellung von a CAD-Modell des Teils/der Teile. Hier ist ein Modell der Komponenten, aus denen der Teilesammelschacht besteht.

Frank O’Connor, Präsident von Superior Metal Products, sagt, dass er zwar nicht genau wusste, wie der Drucker die Bedürfnisse des Geschäfts unterstützen könnte, es sich aber als richtig angefühlt habe, ihn zu kaufen und damit zu experimentieren. Seitdem hat das Geschäft eine Reihe von Artikeln gedruckt, die sich bei der Unterstützung verschiedener Bearbeitungs- und Herstellungsprozesse in seiner Einrichtung als wertvoll erwiesen haben.

„Es ist erstaunlich, wie viele interne Anwendungen eine typische Maschinenwerkstatt für 3D-gedruckte Artikel haben kann“, sagt O’Connor. „Obwohl es stimmt, dass einige Artikel maschinell bearbeitet werden können, ist die Herstellung per 3D-Druck manchmal der einfachere Weg.“

Er erklärt, dass er beim 3D-Druck ein CAD-Modell des Teils erstellt; stellt eine Handvoll Druckparameter ein, einschließlich Temperatur, Prozentsatz der Füllung (innere Geometrie) und Wandstärke; drückt „Drucken“; und kehrt später zurück, um ein fertiges Teil auf der Bauplatte des Druckers zu finden. Bei der maschinellen Bearbeitung müsste er eine Skizze oder dasselbe CAD-Modell des Teils erstellen; Schreiben Sie ein CNC-Programm (inzwischen könnte der 3D-Drucker das Teil drucken und er könnte an etwas anderem arbeiten); Materialzuschnitte finden und sägen; Sammeln Sie Schneidwerkzeuge und möglicherweise Werkstückhaltevorrichtungen; richten Sie die Maschine ein; und schließlich das bearbeitete Teil inspizieren. Das kostet nicht nur seine Zeit, sondern auch die einer Maschine, auf der sonst Produktionsteile laufen könnten.

„Ich rede nicht von der Zerspanung. Die maschinelle Bearbeitung ist viel cooler als der 3D-Druck“, scherzt O’Connor. „Außerdem hängt mein Lebensunterhalt von der Nachfrage nach bearbeiteten Teilen ab. Aber für Einzelstücke oder Kleinserien, die sicher und zuverlässig funktionieren können, wenn sie aus druckbaren Materialien hergestellt werden, ist der 3D-Druck eine gute Option.“

Hier ist der Hauptteil der Teilerutsche Mitteldruck. Beachten Sie die Stützen in der Mitte, die nach Abschluss des Druckvorgangs entfernt werden.

Ein gutes Beispiel ist die Teilerutsche mit Auffangwanne für die automatisierte Okuma-Zelle. Der Eingang der Rutsche befindet sich im geschützten Bereich (innerhalb der Umzäunung und der lasergescannten Zonen) und der Ausgang außerhalb dieses Bereichs. Laut O'Connor gehören zu den Vorteilen nicht nur der Zugriff auf das Teil ohne Produktionsunterbrechung und die konsequente Einhaltung der Inspektionsfrequenz, sondern auch, dass der Zellenbediener eine Aufgabe in der Nähe der Zelle ausführen und schnell nachsehen kann, ob sich ein Teil in der Schale befindet, um zu wissen, ob oder nicht Es ist Zeit, ein Teil zu inspizieren.

Eine benutzerdefinierte Routine in der Halter LoadAssistant Steuerung übernimmt Konversationsdaten, um die Teilelänge zu registrieren und den Teileabwurfpunkt entsprechend anzupassen, um einen reibungslosen Eintritt in die Rutsche zu gewährleisten.

O’Connor sagt, dass der Vorgang des Ablegens von Roboterteilen eine benutzerdefinierte Routine ist, die über die LoadAssistant-Steuerung erstellt wird. Der Bediener fügt die Routine einfach zur Roboter-Taskliste hinzu und trägt dann einen Registrierungswert in das FANUC Programmierhandgerät ein, um die Häufigkeit der Inspektionsabfälle zu definieren. Wenn die Registrierungsanzahl erreicht ist, wird das nächste fertige Teil in die Rutsche gelegt, anstatt an den LoadAssistant-Tisch geliefert zu werden. „Das Schöne an der benutzerdefinierten Routine ist, dass sie die Konversationsdaten von Halter verwendet, um die Teilelänge zu registrieren, und den Abwurfpunkt entsprechend anpasst, um einen reibungslosen Einstieg in die Rutsche zu gewährleisten“, sagt O’Connor.

Andere Druckbeispiele

Bei meinem Besuch im Jahr 2019 bemerkte ich eine Reihe weiterer hilfreicher Geräte, die Superior Metal Products entworfen und gedruckt hat, um die verschiedenen Anforderungen der Werkstatt zu erfüllen. Hier sind Beispiele für eine, die ich gesehen habe, sowie andere, die kürzlich hinzugefügt wurden.

3D-gedruckte Schalen wie diese I fotografierte halten Schnellwechselwerkzeuge, die auf einer Doppelrevolver-Drehmaschine in einer anderen automatisierten Bearbeitungszelle in der Werkstatt verwendet werden. Die Tabletts ruhen auf der Lippe des Maschinengehäuses, um den Zugang für den Bediener zu erleichtern. O’Connor sagt, dass sie dem Zellpflegeteam auch einen visuellen Indikator dafür bieten, welche der Werkzeuge Einsätze indiziert oder ersetzt werden müssen, während die Zelle läuft. Wenn sich die Schalen auf dem Arbeitstisch der Zelle (außerhalb des Sicherheitszauns) befinden, können Werkzeuge mit zur Maschine zeigenden Schneidkanten installiert werden, während bei Werkzeugen mit von der Maschine weg zeigenden Schneidkanten die Schneidplatten vor dem nächsten Wechselzyklus aufgefrischt werden müssen.

Schraubstockbacken wie diese können 3D-gedruckt werden halbkomplexe Formen aufnehmen. Diese wurden aus Polyethylenterephthalatglykol (PETG)-Material gedruckt und haben eine feste Füllung. Sie können 50 ft.lbs standhalten. des Schraubstock-Anzugsmoments und wurden für die Fräs-, Bohr-, Bohr- und Räumarbeiten für dieses spezielle Teil verwendet. O’Connor stellt fest, dass es am Ende der Auflage von 25 Stück keine Anzeichen von Qualitätsverlust gab.

Dieses modulare Aufbewahrungssystem mit Fächern und einem gemeinsamen Das Workstation-Racking-Konzept wird verwendet, um verschiedene Prüflehren aufzunehmen. Prüfstifte, Gewindelehren, teilespezifische Prüfgeräte usw. werden vom Qualitätskontrollpersonal zusammengestellt und als Teil der Auftragseinrichtung/Produktionsfreigabe an die Fertigung gesendet.