적층 가공:새로운 원동력

모션 제어 기술, 로봇 공학 및 전력 변환의 채택은 오늘날 적층 제조의 급속한 성장을 위한 핵심 동인입니다. 디지털 디자인 데이터를 활용하여 재료를 아래에서 위로 층층이 융합하여 견고한 3차원 물체를 만드는 이 비전통적인 프로세스(3D 프린팅)는 항공 우주, 자동차, 패션과 같은 다양한 산업 분야의 회사가 혁신적인 결과를 얻는 데 기여하고 있습니다. , 생명 과학 및 소비자 제품은 오늘날 실현되고 있습니다.

증가하는 복잡성

업계 초기의 3D 프린팅 프로토타입부터 산업용 제품의 본격적인 생산자로서의 새로운 역할에 이르기까지 적층 제조(AM)의 범위는 빠르게 변화하고 있습니다. 한때 플라스틱에 국한되었던 오늘날의 기술은 이제 세라믹, 복합 재료, 금속, 고분자 및 하이브리드 재료와 같은 물질을 처리할 수 있습니다. 전반적으로 100개 이상의 재료를 적층 응용 프로그램에 사용할 수 있어 공작 기계 고정 장치 및 전체 생산 금형과 같은 보다 정교하고 내구성 있는 물체를 생산할 수 있는 길을 열어줍니다.

그러나 혁신적인 돌파구와 풍부한 성장에도 불구하고 완제품을 대량으로 제조하려는 최종 사용자가 적층 장비를 실행 가능하게 만드는 데 필요한 속도 수준을 달성하려면 더 많은 작업이 필요합니다. 그러나 더 빠른 속도를 위해 필요한 급진적인 향상은 마감 부품 품질을 희생시키면서 얻을 수 없습니다. 이것은 업계에 큰 질문을 제시합니다. 적층 제조를 위해 품질을 유지하면서 신속성의 본질적인 도약은 어디에서 오는 것입니까?

궁극적인 대답은 여러 출처에서 절정에 달할 수 있지만 이상적인 솔루션을 찾기에 가장 좋은 곳은 모션 제어가 제공할 수 있는 개선 사항입니다.

오늘날 적층 가공의 모션 제어

사람들은 일반적으로 적층 기술의 모션 제어를 생각할 때 압출기가 인쇄 베드를 가로질러 얼마나 빨리 이동할 수 있는지 시각화합니다. 이것은 확실히 산업 방정식의 중요한 부분이지만 고려해야 할 사항이 더 있습니다. 예를 들어 동일한 압출기를 통해 다양한 물리적 특성을 가진 다양한 재료를 성공적으로 이동시키는 것은 단순히 또 다른 형태의 동작 제어이며 장기적인 산업 생산성에 매우 중요한 것입니다.

적층 가공의 사용이 증가함에 따라 주류 생산을 위한 가공 문제를 극복하기 위한 도구 세트 및 산업 표준의 필요성도 증가하고 있습니다. 예를 들어, 부품 품질을 유지하면서 기계 속도 증가에 대한 요구로 인해 산업용 프린터의 개발 및 개선이 촉진되었습니다.

AM이 시작될 때 소형 데스크탑 프레임은 저렴한 스테퍼 모터를 구동하는 취미용 컨트롤로 명령을 받았습니다. 이 접근 방식은 주요 구성 요소 생산에 크게 필요한 두 가지 기능과 신뢰성이 부족했습니다.

오늘날 적층 제조는 고성능 기계 컨트롤러, 고급 서보 시스템 및 로봇 기술을 활용하여 제품 품질을 향상시키고 부품 생산을 향상시킵니다. 보다 구체적으로, 고해상도 피드백과 함께 서보 제어를 사용하는 3D 프린터와 모든 축(압출기 포함)의 스테퍼 모터는 모든 축에서 고속 위치, 속도 및 토크 제어를 허용하여 걸림 감지와 함께 더 빠르고 일관된 흐름을 제공합니다.

압도적인 이점

터빈 부품에서 운동화, 치아용 크라운, 신규 주택에 이르기까지 회사는 적층 제조를 위한 산업용 수준의 모션 제어 시스템으로 전환하여 많은 이점을 얻고 있습니다.

• 유연하고 다양한 부품 제조 능력
• 생산 가동 시간 개선
• 생산 효율성 증가(즉, 전반적으로 사용되는 원자재 감소)
• 제조 비용 절감

또한 모션 제어 기술을 산업용 로봇 자동화와 결합하는 제조업체는 복잡한 요구 사항을 충족하는 고유한 제품을 생산할 수 있는 공장을 만드는 데 필요한 유연성을 경험할 수 있습니다.

혁신적인 기술

적층 제조 공정 중 여러 이동 부품과 주변 장비의 조정은 효과적인 생산의 핵심입니다. 이것이 바로 Yaskawa America Inc.의 드라이브 및 모션 사업부의 전문가와 엔지니어가 혁신적인 기계 제어 및 서보 시스템 기술을 설계한 이유 중 하나입니다.

• MP3300iec 모션 컨트롤러와 Sigma-7 서보 모터 제품군은 주류 적층 생산을 추진하는 데 필요한 고속 성능과 정밀도를 발휘하는 동시에 G 코드 프로그램과 부드러운 운동학적 모션 프로파일을 실행합니다.
• 생산성은 필수적이지만 유연성도 똑같이 중요해야 합니다. 이러한 요구는 동일한 프로그래밍을 사용하여 동일한 장치에서 6축 로봇에서 로봇 갠트리 및 단일 서보 축에 이르기까지 모든 것을 관리하기 위해 Yaskawa의 MP3300iec 컨트롤러에 내장된 기능인 Singular Control의 기원입니다. Singular Control을 통해 사용자는 로봇 프로그래밍 전문가를 고용할 필요 없이 적층 제조 공간 내에서 여러 기계 유형 및 모션 분야를 프로그래밍할 수 있습니다.
• 다음 혁명은 대부분의 적층 제조 시스템의 핵심인 서보에서 나옵니다. Sigma-7 모터 및 SERVOPACK 증폭기는 Yaskawa 기계 컨트롤러와 쉽게 결합하여 모션 자동화 시스템을 생성하여 속도, 정밀도 및 신뢰성을 눈에 띄게 개선합니다. 예를 들어, 한 회사의 지능형 산업용 3D 프린터는 초당 1미터의 전송 시간으로 초당 350밀리미터의 속도로 3D 프린팅을 제공합니다. 이것은 프린터의 움직임과 소유자의 결론 모두에서 명확하게 볼 수 있는 차이를 만듭니다.

지속적인 혁신

2017 Wohler 보고서 현재 재료 장비에 대한 시장 규모는 70억 달러이며 이 수요는 향후 몇 년 동안 연간 17% 성장할 것으로 예상됩니다. 이 예측이 실현되려면 다양한 산업 분야에서 상품 및 제품의 주류 생산을 개선하기 위한 핵심 영역이 있습니다.

MP3300iec 모션 제어와 리니어 모터 기술을 결합하는 지속적인 연구를 통해 3D 프린팅의 속도와 정밀도 향상에 대한 요구를 해결할 것입니다. 그리고 로봇 3D 프린팅을 위한 MP3300iec Singular Control의 사용에 대한 더 많은 발견은 표면 마감, 재료 취급, 삽입 및 검사와 같은 애플리케이션을 위해 로봇 팔을 사용하여 2차 프로세스를 개선하는 데 도움이 될 것입니다.

적층 제조 기술 및 프로세스는 제품을 설계하고 제조하는 완전히 다른 방법을 제공합니다. 더 많은 연구와 개발을 통해 이 생산 방식은 가장 가치 있는 제조 형태가 될 준비가 되어 있으며 한때 상상을 초월한 방식으로 산업에 혁명을 일으키고 있습니다.

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11월에는 11월 6일부터 8일까지 일리노이주 애틀랜타에 있는 Georgia World Congress Center에서 열리는 FABTECH의 Yaskawa 부스(#C11414)를 방문하여 적층 제조에 대해 자세히 알아보고 당사에서 가장 빠른(350 mm/s to print, 1000mm/sec 급속, 4G 가속) 업계의 프린터!