Mozgásvezérlés a 3D nyomtatásban

Ipari 3D nyomtatóA 3D nyomtatás korábban absztrakt fogalom volt. Valami olyasmi volt, ami a tudományos fantasztikumból származott. Vagy az volt, amit egy gyerek gondolt, amikor a kedvenc játékát a szülői fénymásoló fedele alá tette, és azt várta, hogy egy másik fog kijönni... nem? Csak én?

A 3D nyomtatás ma már nagyon is valóságos dolog. Ami egykor ritka és exkluzív technológia volt, ma már széles körben elérhető. Nemcsak ismertté válik, hanem a tervezési és gyártási folyamat egyre fontosabb részévé is válik. A prototípusok és koncepcionális darabok létrehozása soha nem volt még ilyen egyszerű. De mindez nem lenne lehetséges a precíz mozgásvezérlési technológia nélkül.

Mire használják a 3D nyomtatást?

3D nyomtató szálválasztékkalA tervezési koncepciók és prototípusok létrehozása a mérnöki folyamat kritikus része. Sok esetben a mérnököknek jelentős időt és erőforrásokat kellene felhasználniuk olyan alkatrészek teljes legyártására, amelyeket később egy használat után kidobnának. A mérnökök mostantól lemondhatnak a prototípus-öntvények drága öntőformáinak elkészítéséről, ehelyett megtervezhetik alkatrészüket számítógépen, és kinyomtathatják azt 3D nyomtatóval. Ezt a folyamatot ma már általánosan gyors prototípusgyártásnak nevezik.

Bár a gyors prototípusgyártás a 3D nyomtatók egyik fő felhasználási területe, a 3D nyomtatás a gyártás során is alkalmazható. Egyes alkatrészeket nehéz más módszerekkel előállítani. A hagyományos öntéssel nem lehet üreges szerkezeteket létrehozni. Az évek során végrehajtott fejlesztéseknek köszönhetően pedig a 3D nyomtatók számos különböző anyagból, többek között különféle műanyagokból, viaszokból és fémekből is képesek alkatrészeket nyomtatni. Még a nyomtatás közben is képesek anyagot váltani. Különösen az egyedi darabok esetében a 3D nyomtatás egyre fontosabb gyártási eszközzé válik.

Az utóbbi években a 3D nyomtatás a hobbisták és más, az üzleti világon kívüli személyek számára is elérhetővé vált. Az asztali 3D nyomtatóknak több tucat gyártója van. A Windows legújabb kiadásai alapértelmezés szerint tartalmaznak 3D modellek építésére, megtekintésére és nyomtatására alkalmas programokat. A 3D nyomtatókkal könnyen, akár órák vagy percek alatt készíthetők játékok, kézműves tárgyak és szerszámok. Az AMC-nél sok demónkban 3D nyomtatott alkatrészek vannak a laborunkban lévő asztali nyomtatóról.

Hogyan működik?

mozgásvezérlés 3d nyomtatóA 3D nyomtatási módszereknek többféle változata létezik. A legtöbb 3D nyomtatás azonban úgy történik, hogy a fúvókából adagolt nyomtatószálat rétegről rétegre adagolják. A rétegek sorát egy G-kód fájl határozza meg, amelyet általában egy 3D CAD-modell alapján egy számítógépen lévő szeletelőprogram generál.

A szál megolvad, mielőtt nyomtatási anyagként elhagyja a fúvókát, de a fúvókából való kilépés után gyorsan lehűl és megkeményedik. A nyomtatás első rétegét a nyomtató építőlemezére nyomtatják, amelyet néha felmelegítenek, hogy az alján lévő filament rátapadjon. A fúvókát egy kéttengelyes gantry-rendszer mentén mozgatják az egyes rétegek kihúzásához. Miután minden réteg elkészült, a build plate-et leengedik, és a fúvóka elkezdi a következő réteg nyomtatását az előző réteg tetejére. Fokozatosan, rétegről rétegre épül fel a nyomtatás. Azokban az esetekben, amikor egy réteg túlnyúlik az előző rétegeken, a nyomtató képes támogató anyagot generálni, egy vékony filamentréteget, amely a lehűlés során megtámasztja a túlnyúló rétegeket, de a végtermékhez könnyen letörhető.

Mozgásvezérelt alkatrészek

mozgásvezérelt 3d nyomtató fúvókasínMind a fúvókaportál vízszintes mozgásának, mind a beépítőlap függőleges mozgásának pontosan kell mozognia és pozícionálódnia. Az anyag kis lépésekben jön ki, de az egy rétegen belüli túl nagy átfedések vagy eltérések nagyon rendezetlenné tehetik a nyomtatást. A nyomtató fúvókájának nagyon óvatosan kell mozognia, hogy ki tudja rajzolni az egyes rétegek alakját, amely bizonyos formájú rétegek esetében teljesen különálló részekből állhat. Nagyon kevés a hibalehetőség. Ha pedig a fúvóka túl közel vagy túl messze van az építőlemeztől, a filament nem fog megfelelően tapadni.

Az építőlemez minden mozgását és pozicionálását általában valamilyen lineáris működtetővel végzik. A fúvókás portál viszont általában szíjakkal ellátott léptetőmotorok lineáris motorjait használja a szükséges pozicionálás és mozgás eléréséhez. Ahol pedig léptetőmotor vagy lineáris motor van, ott valamilyen meghajtásnak is lennie kell, gyakran szervohajtásnak.

3d nyomtató alternatív kialakításaMivel DriveWare 7.4.2. frissítés, ADVANCED A Motion Controls digitális szervohajtásai zárt hurkú vezérlést biztosítanak mind a kétfázisú, mind a háromfázisú léptetőmotorok számára. Ezen túlmenően meghajtóink a lineáris motorokat ugyanúgy képesek vezérelni, mint bármely más egyenáramú motort. A 3D nyomtatók esetében, amelyek több motort használnak ugyanannak a tengelynek a meghajtására, meghajtóink képesek egymással hálózaton keresztül kommunikálni a tökéletes szinkronizálás érdekében.

Egy másik kritikus mozgásvezérlő komponens az extruderben van, az adagoló mechanizmusban, amely a szálakat a fúvókán keresztül tolja és húzza. az anyag nem mindig áramlik át a fúvókán. Meg kell állnia, amikor a fúvóka a rétegben lévő rés felett mozog, és miközben a build plate lefelé süllyed. A fúvóka áramlását akkor is szabályozni kell, amikor a fúvóka különböző geometriákon halad át. Ha például a fúvóka folyamatos sebességgel extrudálja az anyagot, amikor éles kanyarban van, akkor a végén sarokduzzanat alakulhat ki. Az anyagáramlási sebességet csökkenteni kell a kanyarban, hogy egyenletes vastagságot kapjunk, duzzadás nélkül.

Mozgásvezérelt rendszer

3D nyomtató mozgásvezérlő rendszerrel

Tehát egy 3D nyomtatóban rengeteg különböző mozgó alkatrész van, amelyeket szervohajtások vezérelnek, de hogyan áll össze mindez egy összehangolt rendszerré? Itt van szükség az AMC Click&Move mozgásvezérlő rendszeréhez hasonlóra. ADVANCED A Motion Controls kifejlesztett Click&Move megoldások több különböző 3D nyomtató futtatásához. A Click&Move képes koordinálni a különböző tengelyeket a különböző motortípusokkal, és a g-kódot felhasználva zökkenőmentesen létrehozni egy tökéletes 3D nyomtatást. Az AMC még egy egyedi funkcióblokkot is kifejlesztett a Click&Move számára, amely kiküszöböli a korábban említett sarokduzzadással kapcsolatos problémát.

A Click&Move a több nyomtatófúvókával rendelkező rendszerek egyszerű koordinálására is használható, amelyeket különböző anyagú vagy színű egyedi alkatrészek készítéséhez használnak. Mivel a Click&Move nem korlátozódik kifejezetten a mozgásvezérlésre, olyan dolgokat is képes szabályozni, mint például a fúvóka és az építőlemez hőmérséklete, így a fejlesztőknek nem kell külön rendszert létrehozniuk ezekhez.

A Click&Move könnyen integrálható 3D nyomtatóba az egyik mozgásautomatizálási vezérlőkártyánkkal (MACC). A Click&Move program a MACC-n tárolódik, és a szervohajtásokhoz csatlakozik. A Click&Move PC-ről is futtatható. Ráadásul a Click&Move moduláris és skálázható, így a 3D nyomtató gyártója nagyon könnyen használhatja a jövőbeni 3D nyomtatómodellekhez, ahogy a termékcsaládja fejlődik.

Ha 3D nyomtatót fejleszt, forduljon hozzánk, hogy segítsünk megtervezni a működéséhez szükséges mozgásvezérlést. Meglátjuk, hogy ADVANCED A Motion Controls szervohajtásai vagy a Click&Move lehet a megoldás az Ön számára.

 

Jackson McKay, marketing mérnök

A 3D nyomtatásban alkalmazott mozgásvezérléssel kapcsolatos iparágak, technológiák és termékek...

CNC szerszámgépek
CNC szerszámgépek
Pozíció mód információs mező
Pozíció mód
Koordináta mérőgépek
Koordináta mérőgépek
Plazmavágó vezérlő
Plazmavágó vezérlő
front end félvezető információs doboz
Front-End félvezetőgyártás