Additieve Manufacturing: Innovatie aan de gang zetten in diverse sectoren

De adoptie van motion control technologie, robotica en stroomomzetting zijn cruciale drijfveren voor de snelle groei van additieve manufacturing. Dit niet-traditionele proces van het gebruik van digitale ontwerpdata om driedimensionale objecten te creëren door materialen laag voor laag van onder naar boven te smelten (3D-printen) draagt ook bij aan de transformatieve resultaten die bedrijven in diverse sectoren zoals luchtvaart, automotive, mode, life sciences en consumentenproducten vandaag de dag realiseren.

Groeiende complexiteit

Vanaf de vroege dagen van 3D-printen van prototypes tot de opkomende rol als volwaardige producent van industriële producten, verandert het bereik voor additieve manufacturing (AM) snel. Eerder beperkt tot kunststoffen, kan de technologie van vandaag nu stoffen verwerken zoals keramieken, composieten, metalen, polymeren en hybride materialen. In totaal kunnen meer dan honderd materialen worden gebruikt in additieve toepassingen, wat de weg baant voor de productie van meer geavanceerde, duurzame objecten zoals machine tooling fixtures en volledige productiemallen.

Ondanks innovatieve doorbraken en uitgebreide groei, moet er meer werk worden gedaan om de snelheid te bereiken die nodig is om additieve apparatuur levensvatbaar te maken voor eindgebruikers die afgeronde componenten in hoge volumes willen produceren. Maar de radicale versnelling die nodig is voor meer snelheid mag niet ten koste gaan van de afwerkingskwaliteit. Dit stelt de industrie voor een grote vraag: waar moet de essentiële sprong in snelheid, met behoud van kwaliteit, voor additieve manufacturing vandaan komen?

Hoewel het uiteindelijke antwoord kan voortvloeien uit meerdere bronnen, is de beste plek om te zoeken naar een ideale oplossing in de verbeteringen die motion control kan bieden.

Motion Control in Additieve Manufacturing vandaag

Wanneer mensen typisch denken aan motion control in additieve technologie, visualiseren ze hoe snel een extruder over een printbed kan bewegen. Hoewel dit zeker een belangrijk onderdeel is van de industriële vergelijking, is er meer te overwegen. Bijvoorbeeld, het succesvol verplaatsen van een breed scala aan materialen met een reeks fysieke eigenschappen door dezelfde extruder is simpelweg een andere vorm van motion control – en een uitzonderlijk cruciale voor langdurige industriële productiviteit.

Naarmate het gebruik van additieve manufacturing groeit, groeit ook de behoefte aan toolsets en industriële standaarden om bewerkingsproblemen voor mainstream productie op te lossen. De vraag naar verhoogde machinesnelheid bij behoud van deeltjekwaliteit heeft bijvoorbeeld geleid tot de ontwikkeling en verbetering van industriële 3D-printers.

Aanvang van AM werden kleine desktop-frames bestuurd door hobbyist-graden controls, die goedkope stappenmotoren aandreven. Deze benadering miste kracht en betrouwbaarheid – twee dingen die cruciaal zijn voor mainstream componentenproductie.

Vandaag de dag gebruikt additieve manufacturing hoogpresterende machinecontrollers, geavanceerde servosystemen en robottechnologie om productkwaliteit te verbeteren en deeltjesproductie te boosten. Specifiek, 3D-printers die servocontrole met hoge resolutie feedback gebruiken vs. stappenmotoren op alle assen (inclusief de extruder) maken hoge-snelheid positie-, snelheids- en momentcontrole op alle assen mogelijk, wat snellere consistente stroom met jam-detectie biedt.

Overweldigende voordelen

Van turbinecomponenten tot atleetsschoenen, en tandkronen tot nieuwe huizen, wenden bedrijven zich tot industriële motion control systemen voor additieve manufacturing om veel voordelen te behalen:

• Flexibele en gediversifieerde deeltjesproductiemogelijkheden
• Verbeterde productie-uptime
• Verhoogde productie-efficiëntie (d.w.z. reductie in algeheel gebruikte grondstoffen)
• Lagere productiekosten

Bovendien kunnen fabrikanten die motion control technologieën combineren met industriële robotautomatisering de flexibiliteit ervaren die nodig is om fabrieken te creëren die in staat zijn unieke producten te produceren die aan complexe eisen voldoen.

Innovatieve technologie

De coördinatie van meerdere bewegende delen en periferieapparatuur tijdens het additieve manufacturingproces is essentieel voor effectieve productie. Dit is een van de redenen waarom experts en ingenieurs bij Yaskawa America Inc., Drives & Motion Division, innovatieve machinecontrol- en servosysteemtechnologie hebben ontworpen:

• De MP3300iec motion controller en de Sigma-7 familie van servomotors ontsluiten de hoge-snelheid prestaties en precisie die nodig zijn om mainstream additieve productie aan te drijven, terwijl ze G-code programma's en soepele kinematische bewegingsprofielen uitvoeren.
• Productiviteit is essentieel, maar flexibiliteit moet even belangrijk zijn. Deze behoefte is de oorsprong van Singular Control, de mogelijkheid ingebouwd in Yaskawa's MP3300iec controller om van zes-as robots tot robotische gantries en enkele servo-assen te beheren vanaf hetzelfde apparaat, met dezelfde programmering. Singular Control stelt gebruikers in staat om meerdere machinetypes en motion disciplines binnen de additieve manufacturingruimte te programmeren, zonder de noodzaak om een specialist in robotprogrammering in te huren.
• De volgende revolutie komt van de servo, het hart van de meeste additieve manufacturing systemen. Sigma-7 motors en SERVOPACK versterkers koppelen gemakkelijk met Yaskawa machinecontrollers om motion automatiseringssystemen te creëren, die zichtbare verbeteringen in snelheid, precisie en betrouwbaarheid bieden. Bijvoorbeeld, een bedrijf's intelligente industriële 3D-printers leveren 3D-printen met 350 millimeter per seconde, met een overbrengingstijd van één meter per seconde. Dit creërt een verschil dat u duidelijk ziet, zowel in de beweging van de printer als in de bottom line van de eigenaar.

Voortgaande innovatie

Het 2017 Wohler's Report schat dat er momenteel een $7 miljard markt is voor materialen en apparatuur, en deze vraag zal waarschijnlijk groeien met een jaargroei van 17% in de komende jaren. Voor deze voorspelling om waar te worden, zijn er sleutelgebieden voor verbetering voor de mainstream productie van goederen en producten in diverse sectoren.

Voortgezet onderzoek in het combineren van MP3300iec motion control met lineaire motortechnologie zal de behoefte aan verhoogde snelheid en precisie voor 3D-printen aanspreken. En meer ontdekking in het gebruik van MP3300iec Singular Control voor robotische 3D-print zal helpen secundaire processen te verfijnen met robotarmen voor toepassingen zoals oppervlakteafwerking, materialenhantering, insertie en inspectie.

Additieve manufacturing technologieën en processen bieden een volledig andere manier om producten te ontwerpen en te produceren. Met meer onderzoek en ontwikkeling is deze productiemethode geremd om de meest waardevolle vorm van manufacturing te worden, die industrieën revolutioneert op manieren die eens ondenkbaar waren.

Kom meer leren!

In november, zorg ervoor dat u de Yaskawa stand (#C11414) bezoekt op FABTECH, 6-8 november in Georgia World Congress Center in Atlanta, IL om meer te leren over additieve manufacturing en een live 3D-print demonstratie te zien, met onze snelste (350 mm/s om te printen, 1000mm/sec snelle verplaatsing, en 4G versnelling) printer in de industrie!