Additive Fertigung:Eine neue treibende Kraft

Die Einführung von Bewegungssteuerungstechnologie, Robotik und Leistungsumwandlung sind wichtige Treiber für das heutige schnelle Wachstum der additiven Fertigung. Dieser nicht traditionelle Prozess der Nutzung digitaler Konstruktionsdaten zur Erstellung solider dreidimensionaler Objekte durch Verschmelzen von Materialien Schicht für Schicht von unten nach oben (3D-Druck) trägt auch zu den transformativen Ergebnissen von Unternehmen in verschiedenen Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Mode bei , Biowissenschaften und Verbraucherprodukte werden heute realisiert.

Wachsende Komplexität

Von den Anfängen der Branche mit 3D-Druck-Prototypen bis hin zu ihrer aufstrebenden Rolle als Hersteller von Industrieprodukten in vollem Umfang ändert sich der Umfang der additiven Fertigung (AM) schnell. Einst auf Kunststoffe beschränkt, kann die heutige Technologie nun Materialien wie Keramik, Verbundwerkstoffe, Metalle, Polymere und Hybridmaterialien verarbeiten. Insgesamt können mehr als hundert Materialien in additiven Anwendungen verwendet werden, was den Weg für die Herstellung anspruchsvollerer, haltbarer Objekte wie Vorrichtungen für Werkzeugmaschinen und vollständige Produktionsformen ebnet.

Trotz innovativer Durchbrüche und reichlichem Wachstum muss jedoch noch mehr getan werden, um das Geschwindigkeitsniveau zu erreichen, das erforderlich ist, um additive Anlagen für Endbenutzer rentabel zu machen, die fertige Komponenten in großen Mengen herstellen möchten. Aber der radikale Schub, der für mehr Geschwindigkeit benötigt wird, darf nicht zu Lasten der Qualität des fertigen Teils gehen. Dies stellt die Branche vor eine große Frage:Woher soll der wesentliche Sprung in Schnelligkeit bei gleichbleibender Qualität für die additive Fertigung kommen?

Während die endgültige Antwort aus mehreren Quellen stammen kann, ist der beste Ort, um nach einer idealen Lösung zu suchen, die Verbesserungen, die die Bewegungssteuerung bieten kann.

Bewegungssteuerung in der additiven Fertigung heute

Wenn Menschen normalerweise an Bewegungssteuerung in der additiven Technologie denken, stellen sie sich vor, wie schnell sich ein Extruder über ein Druckbett bewegen kann. Während dies sicherlich ein wichtiger Teil der industriellen Gleichung ist, gibt es noch mehr zu beachten. Beispielsweise ist das erfolgreiche Bewegen einer Vielzahl von Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften durch denselben Extruder einfach eine andere Form der Bewegungssteuerung – und eine äußerst wichtige für die langfristige industrielle Produktivität.

Mit der zunehmenden Nutzung der additiven Fertigung steigt auch der Bedarf an Werkzeugsätzen und Industriestandards, um Bearbeitungsprobleme für die Mainstream-Produktion zu lösen. Beispielsweise hat die Nachfrage nach erhöhter Maschinengeschwindigkeit bei gleichbleibender Teilequalität zur Entwicklung und Verbesserung von Industriedruckern geführt.

Zu Beginn von AM wurden kleine Desktop-Rahmen von Bastlersteuerungen gesteuert, die kostengünstige Schrittmotoren antrieben. Diesem Ansatz fehlte es an Leistung und Zuverlässigkeit – zwei Dinge, die für die Mainstream-Komponentenproduktion dringend benötigt werden.

Heute nutzt die additive Fertigung Hochleistungs-Maschinensteuerungen, fortschrittliche Servosysteme und Robotertechnologie, um die Produktqualität zu verbessern und die Teileproduktion zu steigern. Genauer gesagt ermöglichen 3D-Drucker, die eine Servosteuerung mit hochauflösendem Feedback im Vergleich zu Schrittmotoren auf allen Achsen (einschließlich des Extruders) verwenden, eine Hochgeschwindigkeits-Positions-, Geschwindigkeits- und Drehmomentsteuerung auf allen Achsen, was einen schnelleren, konsistenten Fluss mit Stauerkennung ermöglicht. P>

Überwältigende Vorteile

Von Turbinenkomponenten bis hin zu Sportschuhen und Zahnkronen bis hin zu neuen Häusern wenden sich Unternehmen Bewegungssteuerungssystemen auf industrieller Ebene für die additive Fertigung zu, um viele Vorteile zu erzielen:

• Flexible und diversifizierte Fertigungsmöglichkeiten für Teile
• Verbesserte Produktionsverfügbarkeit
• Gesteigerte Produktionseffizienz (d. h. Reduzierung der insgesamt verwendeten Rohstoffe)
• Niedrigere Herstellungskosten

Darüber hinaus können Hersteller, die Bewegungssteuerungstechnologien mit industrieller Roboterautomatisierung kombinieren, die erforderliche Flexibilität erfahren, um Fabriken zu schaffen, die in der Lage sind, einzigartige Produkte herzustellen, die komplexe Anforderungen erfüllen.

Innovative Technologie

Die Koordination mehrerer beweglicher Teile und Peripheriegeräte während des additiven Fertigungsprozesses ist der Schlüssel zu einer effektiven Produktion. Dies ist einer der Gründe, warum Experten und Ingenieure von Yaskawa America Inc., Drives &Motion Division, innovative Maschinensteuerungs- und Servosystemtechnologie entwickelt haben:

• Der MP3300iec-Bewegungscontroller und die Sigma-7-Familie von Servomotoren entfesseln die Hochgeschwindigkeitsleistung und -präzision, die für die gängige additive Fertigung erforderlich sind, während G-Code-Programme und reibungslose kinematische Bewegungsprofile ausgeführt werden.
• Produktivität ist unerlässlich, aber Flexibilität muss ebenso wichtig sein. Dieser Bedarf ist der Ursprung von Singular Control, der in die MP3300iec-Steuerung von Yaskawa integrierten Fähigkeit, alles von sechsachsigen Robotern bis hin zu Roboterportalen und Einzelservoachsen von demselben Gerät aus mit derselben Programmierung zu verwalten. Singular Control ermöglicht es Benutzern, mehrere Maschinentypen und Bewegungsdisziplinen innerhalb des Bereichs der additiven Fertigung zu programmieren, ohne einen Spezialisten für Roboterprogrammierung einstellen zu müssen.
• Die nächste Revolution kommt vom Servo, dem Herzstück der meisten additiven Fertigungssysteme. Sigma-7-Motoren und SERVOPACK-Verstärker lassen sich problemlos mit Yaskawa-Maschinensteuerungen koppeln, um Bewegungsautomatisierungssysteme zu erstellen, die sichtbare Verbesserungen in Geschwindigkeit, Präzision und Zuverlässigkeit bieten. Beispielsweise liefern die intelligenten industriellen 3D-Drucker eines Unternehmens 3D-Druck mit 350 Millimetern pro Sekunde und einer Transferzeit von einem Meter pro Sekunde. Dies schafft einen Unterschied, den Sie sowohl in der Bewegung des Druckers als auch im Endergebnis seines Besitzers deutlich sehen können.

Fortlaufende Innovation

Der Wohler-Bericht 2017 schätzt, dass es derzeit einen 7-Milliarden-Dollar-Markt für Baumaschinen gibt, und diese Nachfrage wird in den kommenden Jahren voraussichtlich um 17 % jährlich wachsen. Damit diese Vorhersage wahr wird, gibt es wichtige Verbesserungsbereiche für die Mainstream-Produktion von Waren und Produkten in verschiedenen Branchen.

Die fortgesetzte Forschung zur Kombination der MP3300iec-Bewegungssteuerung mit der Linearmotortechnologie wird darauf abzielen, den Bedarf an erhöhter Geschwindigkeit und Präzision für den 3D-Druck zu adressieren. Und weitere Erkenntnisse über die Verwendung von MP3300iec Singular Control für den 3D-Roboterdruck werden dazu beitragen, Sekundärprozesse mit Roboterarmen für Anwendungen wie Oberflächenbearbeitung, Materialhandhabung, Einfügung und Inspektion zu verfeinern.

Additive Fertigungstechnologien und -prozesse bieten eine völlig andere Möglichkeit, Produkte zu entwerfen und herzustellen. Mit mehr Forschung und Entwicklung ist diese Produktionsmethode darauf vorbereitet, die bisher wertvollste Form der Fertigung zu sein und die Industrien auf eine Weise zu revolutionieren, die einst unvorstellbar war.

Komm und erfahre mehr!

Besuchen Sie im November unbedingt den Yaskawa-Stand (#C11414) auf der FABTECH vom 6. bis 8. November im Georgia World Congress Center in Atlanta, IL, um mehr über die additive Fertigung zu erfahren und eine Live-3D-Druckvorführung mit unserem schnellsten (350 mm/s zum Drucken, 1000 mm/s schnell und 4G-Beschleunigung) Drucker in der Branche!