5 Bewezen Stappen voor Kwaliteit in Robotische Incrementele Vorming

Robotische incrementele vorming is kosteneffectief voor kleinseries platenvorming. Deze case study laat zien hoe één team kwaliteit bereikte met RoboDK.

Mario Guillo en zijn team zijn onderzoekers bij het Institut Maupertuis in Frankrijk, gespecialiseerd in industriële onderzoek.

Het team merkte een paar problemen op met de traditionele methoden van platenvorming... en besloot die problemen op te lossen.

Waarom Kleinseries Platenvorming Duur Is

Platenvorming is een cijfersspel. Als u een groot aantal identieke onderdelen produceert, zullen de kosten en tijd meestal uitkomen. Echter, als u slechts één of twee onderdelen maakt, wordt het snel onconomisch.

Dieptrekken is een van de meest voorkomende methoden van platenvorming. Het omvat het ontwerpen en produceren van een vorm, en vervolgens het langzaam "rekken" van elk platenmateriaal over de vorm. Wanneer u slechts een paar onderdelen maakt, weegt de kosten van de vorm zwaar op tegen de kosten van de vorming zelf.

Traditioneel is de manier waarop de meeste fabricanten met dit probleem omgaan het gewoon accepteren. "Nou, dat is het leven," zegt u. U kruist uw vingers en hoopt dat de rest van uw bewerkingsoperaties deze ene inefficiënte proces zullen compenseren. Of, als de kwaliteit niet belangrijk is, kunt u kiezen voor handmatige vorming van de plaat.

Mario en zijn team besloten dat het niet zo hoeft te zijn. Er is een methode voor het vormen van kwaliteitsproducten die economisch is voor kleine series: incrementele vorming.

In deze case study laten we zien hoe Mario en zijn team RoboDK gebruikten om economisch kwaliteitsproducten te creëren met robotische incrementele vorming.

Wat is Robotische Incrementele Vorming?

Incrementele vorming (ook wel incrementele platenvorming genoemd) is een alternatief voor dieptrekken dat omvat het vervormen van platenmateriaal beetje bij beetje, laagje voor laagje. Op deze manier lijkt het op 3D-printen of CNC-bewerking. In plaats van materiaal toe te voegen of te verwijderen in elke laag, wordt het platenmateriaal met elke laag net iets gebogen.

Sinds de jaren '90 is incrementele vorming bereikt met gewijzigde CNC-machines. Het CNC-gereedschap wordt vervangen door een eenspuntsfeer die de gewenste vorm op het platenmateriaal tekent voor elke laag. Een smeermiddel wordt gebruikt om het effect van wrijving te verminderen.

Gewijzigde CNC-machines zijn een goede oplossing, maar ze hebben een probleem: ze zijn duur voor grotere onderdelen. Dit kan het onhaalbaar maken voor bedrijven die incrementele vorming willen gebruiken voor prototyping, wat een veelvoorkomende toepassing is.

Robotische incrementele vorming lost dit probleem op door een industriële robot het gereedschap te laten houden. Het deelt gelijkenissen met robotbewerking die we in een eerdere post introduceerden.

In tegenstelling tot CNC-machines beperkt de robot niet de grootte van het onderdeel. Als gevolg hiervan denkt Mario's team dat robotische incrementele vorming gebruikt kan worden voor een groot scala aan toepassingen die de vorming van grote platen vereisen, waaronder schedelimplanten, prothesen en autopaneelwerk.

5 Stappen om Kwalitatieve Robotische Incrementele Vorming Te Bereiken

Robotische incrementele vorming is verrassend eenvoudig... maar alleen als u de juiste stappen volgt. Het team gebruikte de volgende vijf stappen (zoals beschreven in hun onderzoeksartikel) om een kwaliteitsproduct te bereiken met robotische incrementele vorming:

1. Bouw het 3D-model

Bijna alle producten worden ontworpen in CAD-pakketten (Computer Aided Design), dus deze stap zou simpel moeten zijn. U moet de vorm definiëren die u wilt produceren en een 3D-model daarvan maken.

2. Genereer een Traject

U moet vervolgens een CNC-traject genereren. Dit kan in veel CAM-pakketten (Computer Aided Manufacturing). U kunt misschien zelfs het model en het traject in dezelfde software genereren. Echter, als uw CAD/CAM-software deze functie niet heeft, kan een goedkoop CAM-programma zoals CamBam, MeshCAM of FreeMILL een goede optie zijn.

Het team gebruikte de CamBam CNC-software, een kosteneffectief hulpmiddel voor het ontwerpen en bouwen van CNC-modellen en trajecten.

Tijdens deze stap moet u de diepte van elke laag en de laagstrategie bepalen. Het team legde uit dat er twee algemene strategieën zijn voor eenvoudige onderdelen:

1. Z-laag strategie — Deze eenvoudige strategie omvat het tekenen van elke laag apart, met inspringing aan het begin van elke laag.
2. Spiraal strategie — Deze iets complexere strategie omvat het tekenen van een continue lijn die spiraalt van de top van de vorm helemaal naar beneden. Dit levert een gladder stuk op en oefent lagere krachten op de robot uit.

3. Genereer G-Code

Eenmaal uw traject hebt u, is de volgende stap het converteren ervan naar instructies die een CNC-machine begrijpt. De meest voorkomende optie is G-Code, maar u kunt ook APT-CLS of NCI gebruiken.

Bij traditionele CNC-gebaseerde incrementele vorming zou dit de laatste stap voor productie zijn. Echter, aangezien we robots gebruiken, is er nog een — zeer belangrijke — stap.

4. Zet de G-Code Om in Robotcommando's

Om een robot te gebruiken voor incrementele vorming, moet u de G-Code converteren naar commando's die de robot begrijpt. Echter, elke robotfabrikant heeft zijn eigen programmeertaal. Sommige fabrikanten hebben specialistische CNC-software add-ons, maar deze zijn vaak heel duur en werken alleen met hun merk robot.

Mario en zijn team kozen RoboDK omdat het een Robot Machining Tool standaard bevat. Het is heel makkelijk te gebruiken en kosteneffectiever dan andere opties op de markt. U laadt gewoon het G-Code-bestand in de software en het genereert het robotpad automatisch, waarbij robotfouten worden vermeden.

5. Overdracht van het Programma naar de Robot

De laatste stap is het overdragen van het programma naar de robot en het starten van het incrementele vormingsproces. Als alle eerdere stappen goed zijn gegaan, zou dit redelijk eenvoudig moeten zijn. Echter, er zijn twee punten die u in gedachten moet houden:

• Kies een robot met hoge stijfheid — Robots hebben een lagere stijfheid dan CNC-machines. Dit kan ertoe leiden dat het gereedschap uitschuift wanneer erg hoge krachten worden toegepast, wat kan gebeuren bij bewerkingstaken. Het team gebruikte een zwaarbelasting robot (met draagvermogen boven 500 kg) om ervoor te zorgen dat het voldoende stijfheid had voor de taak.
• Vermijd onnodig dik materiaal — Dik materiaal zal moeilijk te vormen zijn met de robot vanwege hun lage stijfheid. Kies alleen de dikte van het materiaal die vereist is voor uw product en wees bereid om dunner materiaal te gebruiken als u begint te zien dat het gereedschap uitschuift.

De eerste keer dat u het programma uitvoert, let op eventuele afwijkingen van het gereedschap die kunnen worden veroorzaakt door excessieve krachten die op het robotgereedschap worden toegepast.

Hier is een video van het project van het team:

Dit werk is verricht door Institut Maupertuis in samenwerking met Halcyon Performance.