Что происходит с аддитивным производством и робототехникой?

Аддитивное производство (АП), все шире используемое в промышленных секторах и радикально меняющее способы производства многих продуктов, продолжает оставаться движущей силой передового промышленного прототипирования и производства. Ожидается, что к 2030 году совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 20,8%. Этот процесс использования данных цифрового проектирования для успешного создания твердых трехмерных объектов путем соединения слоев материала [3D-печать (3DP)] позволяет многое гибкости производственного процесса, продолжая оказывать влияние на промышленный ландшафт.

Будь то инструменты для композитов, прототипы самолетов или автомобильные детали, конструкции изделий, которые раньше считались слишком сложными, теперь становятся реальностью благодаря более точной и надежной технологии 3DP. Достижения в области управления движением, преобразования энергии и робототехники помогают расширить сферу применения AM, позволяя быстро создавать сложные, долговечные объекты с помощью таких методов, как селективное лазерное плавление (SLM), моделирование наплавлением (FDM) и струйная обработка связующего.

Базовые настольные 3D-принтеры и принтеры с шаговыми двигателями уступают место 3D-принтерам с сервоуправлением и обратной связью с высоким разрешением, позволяющим управлять положением, скоростью и крутящим моментом на высокой скорости. В дополнение к этому процессу также используются шестиосные роботы с небольшими ограничениями на потенциальные углы печати и надежные портальные системы для печати крупных структур, что заставляет производителей по-новому взглянуть на возможности, которые может принести этот процесс и технология.

AM идеально подходит для ремонта старых деталей, настройки производственных деталей или прототипирования/моделирования новых для производителей, которым нужны одноразовые детали или приспособления. Компании могут использовать 3DP как часть процесса инженерного проектирования, оснастки и собственного изготовления уникальной геометрии.

Гибкое производство. Мелкосерийное производство процветает за счет адаптации и использования свободы дизайна. Способность 3DP сочетать более сотни различных материалов и создавать практически любую форму делает эту систему незаменимой для фабрик. Конструкторы могут уменьшить количество отдельных деталей, используемых в сборке, устраняя потенциальные точки отказа и повышая долговечность.

Снижение затрат. Аддитивный процесс менее трудоемкий и сокращает количество используемого сырья, экономя ценные ресурсы и деньги. Например, печать только основной части детали исключает отходы из-за обработки небольшого процента сырья, а не из-за удаления большей части ненужного материала из металлической заготовки. Типичные системы роботизированных манипуляторов с проволочной дугой (WAAM) также могут быть дешевле, чем порошковые принтеры AM. Центр перспективного производства (CAM) инженерной школы Витерби Университета Южной Калифорнии (USC) использовал WAAM для этого самого исследования, сокращая при этом время и затраты на различные детали и инструменты.

Эффективность производства. Учитывая медленные цепочки поставок, 3DP предлагает доступную и своевременную альтернативу неделям ожидания прибытия столь необходимых деталей на производственный цех, особенно для нестандартных деталей в количестве 1. AM требует гораздо меньше времени простоя, помогая производителям производить детали или инструменты по требованию, поддерживая пропускную способность для своевременной доставки и соблюдения сроков проекта.

Соображения относительно материалов. Разнообразие совместимых материалов, доступных для 3DP, также помогает оптимизировать этот процесс. От пластика до гипса — существуют жизнеспособные варианты, отвечающие уникальным требованиям применения.

Популярная среди роботов технология WAAM использует металлическую присадочную проволоку в процессе газовой дуговой сварки (GMAW) для производства конформных стальных конструкций. Конкурируя с традиционными лазерными процессами, новые методы обеспечивают более высокое разрешение за счет замены металлического порошка проволокой, что позволяет получать более гладкий конечный продукт с меньшим количеством линий. Усовершенствованные прецизионные печатающие головки с высоким осаждением требуют минимальной обработки и полировки, что позволяет создавать детали более высокого качества.

Инновационные решения. Чтобы облегчить аддитивный процесс, платформы автономного программирования с программным обеспечением 3DP выступают в качестве связующего звена между цифровой моделью и реальной созданной моделью. Эти платформы, известные как программное обеспечение для слайсеров 3DP, помогают преобразовать цифровую модель в инструкции по печати, называемые G-кодом.