Использование аддитивного производства металлов произвело революцию в обрабатывающей промышленности, позволив создавать сложные и сложные детали более быстрым и экономичным способом.

Однако необходимая постобработка этих деталей накладывает временные и финансовые ограничения на общую стоимость детали, что может полностью свести на нет преимущества аддитивного производства. Удаление опоры является важным первым этапом постобработки металлических деталей аддитивного производства, и это сложный этап.

Сегодня опоры по-прежнему необходимы для обеспечения точности деталей в процессе производства, но их необходимо удалить, чтобы получить требуемый готовый продукт с заданной формой, характеристиками и допусками.

Несмотря на то, что ручное удаление опор по-прежнему является статус-кво для многих приложений аддитивного производства металлов, в этой статье будет рассмотрен переход к автоматизированным решениям по удалению опор (и чистовой обработке), а также рассмотрены преимущества и недостатки использования систем компьютерного числового управления (ЧПУ) по сравнению с универсальностью. и надежность роботов.

Поддерживать или не поддерживать

Существует аргумент, что загадка удаления поддержки в аддитивном производстве в конечном итоге будет решена с помощью так называемой печати без поддержки. Конечно, это будет конечной целью, обеспечивающей полную свободу проектирования с оптимизированной эффективностью использования ресурсов, при которой сырье и энергия используются только для изготовления конечной детали, а не опор.

К сожалению, сектора аддитивного производства пока нет, и, хотя поддержка сводится к минимуму за счет проектирования, она по-прежнему — и будет в обозримом будущем — необходимостью.

Минимизация количества материала и энергии, используемых для опор, является правильным решением почти в любой ситуации, но это также может поставить под угрозу свободу проектирования и негативно повлиять на желаемую функциональность детали конечного использования, что может, например, должны быть спроектированы с заполненными полостями или выступами, что приводит к потере легкости.

Генеративные проекты также могут быть излишне ограничены, чтобы получить углы, необходимые для уменьшения опор.

Сосредоточение внимания на сокращении поддержки также может повлиять на эффективность процесса. Например, длинные детали могут быть построены в определенной ориентации и, следовательно, занимать большую часть рабочего стола, а сборка в стопку может стать непрактичной из-за взаимосвязанных опорных конструкций.

Короче говоря, хотя мы всегда должны стремиться к меньшему количеству опор, в настоящее время они по-прежнему являются необходимым инструментом для большинства сложных приложений аддитивного производства.

Ручная постобработка

Удивительно, но ручное удаление опор остается предпочтительным процессом для большинства пользователей аддитивного производства сегодня. Для удаления опор с помощью всех видов традиционных ручных инструментов требуются высококвалифицированные специалисты.

Дремели тоже пригодятся. Он опробован и испытан, но требует навыков, решения проблем и творчества. Он может хорошо подходить для производственных сред с большим разнообразием и малыми объемами производства.

Тем не менее, ручное удаление опор также требует очень много времени, трудоемкости, грязной работы, а токсичная пыль требует использования СИЗ или экранированных сред. Распространенными проблемами являются риск воспламенения и взрыва пороха, а также повторяющиеся травмы от перенапряжения.

Кроме того, его невозможно точно воспроизвести из-за вариабельности от человека к человеку и даже от смены к смене, что вызывает проблемы с контролем качества и увеличивает процент брака. Также трудно масштабировать, если спрос на детали для аддитивного производства начинает значительно расти.

Автоматизация, автоматизация, автоматизация

Был достигнут некоторый прогресс в решениях для автоматизации постобработки металлических деталей, изготовленных аддитивным способом. Наиболее распространенным было использование фрезерных станков с ЧПУ, проверенной технологии для различных производственных приложений, включая гибридный подход к аддитивному производству.

Они, несомненно, точны и воспроизводимы. Однако только потому, что что-то распространено и имеет хороший послужной список в некоторых областях, это не обязательно означает, что это всегда лучшее решение.

ЧПУ может хорошо работать, если рассматриваемая деталь имеет жесткие допуски, и где плоскостность, округлость, концентричность или размеры должны быть в пределах нескольких микрон.

Это также предпочтительная технология для удаления поддержки в больших партиях, где геометрия проста или поддается легкой фиксации всего в нескольких ориентациях.

Точно так же он может хорошо подходить для печати, где удаление платформы с помощью электроэрозионного станка с ЧПУ обеспечивает большую часть опор.

Однако станки с ЧПУ не являются хорошим решением для тонкостенных компонентов, компактных многослойных сборок и деталей с решетчатой ​​структурой или отрывными опорами. Также справедливо сказать, что программистам ЧПУ не нравятся одноразовые генеративно разработанные органические формы со сложными кривыми.

Это начинает прояснять и усиливать аргумент против ЧПУ за удаление поддержки в экосистеме аддитивного производства.

Одним из основных факторов аддитивного производства является гибкость конструкции, которая позволяет пользователям повторять, настраивать и обновлять компоненты от одной партии к другой. Это означает, что компании, использующие аддитивное производство для производства, редко инвестируют в жесткую промышленную автоматизацию.

Любая итерация, любое изменение конструкции будет означать новую траекторию ЧПУ для новой траектории движения инструмента и дорого обойдётся. Для аддитивного производства необходимо, чтобы эта гибкость конструкции применялась на каждом этапе цепочки производственного процесса.

Проблема аналогична инструментам и приспособлениям. Виды высокоточных приспособлений, необходимых для жесткой промышленной автоматизации, просто не имеют смысла, если вы не готовы посвятить себя проектированию в долгосрочной перспективе.

И еще есть проблема изменчивости от партии к партии. Даже если у вас есть идеальное приспособление и идеальная траектория движения инструмента, полагаться на идеально предсказуемую опорную поверхность прямо из принтера может быть не лучшей идеей.

Это связано с тем, что ожидается, что аддитивное производство поддерживает отклонение, поэтому детали AM не должны этого делать. Опоры AM сделаны тонкими, чтобы максимально использовать пороховой запас. Тонкие соединения выполнены с компонентом, чтобы свести к минимуму выступы на поверхности и облегчить отрыв строительных лесов.

Состав материала иногда даже меняется между партиями, что означает, что опоры могут выглядеть и вести себя совершенно по-разному от одной партии к другой.

Роботы спешат на помощь

Таким образом, аддитивное производство нуждается в автоматизации, которая может адаптироваться к изменчивости, особенно для поддержки и удаления свидетелей. И эта проблема была решена за счет использования сложного программного обеспечения и систем искусственного интеллекта, которые помогают генерировать траектории движения инструмента и движения робота без мобилизации целой команды системных инженеров.

Это позволяет быстро выполнять итерации, а также автоматизировать небольшие партии.

3D-сканирование можно использовать для поиска деталей вместо высокоточных приспособлений, а это означает, что настольные FDM-принтеры можно использовать для быстрого изготовления пластиковых приспособлений, не беспокоясь о точности или изменении конструкции.

Кроме того, можно использовать датчики усилия, чтобы ощутить поверхность и соответствующим образом адаптировать обработку, или потратить больше времени на выступающие точки до тех пор, пока не будет достигнута окончательная форма, или отполировать до однородной поверхности.

Одним из огромных преимуществ является то, что любой инструмент можно использовать для удаления поддержки и отделки. Если уже известно, какие инструменты хорошо работают с напечатанными материалами или типами подложек, точно такие же инструменты можно прикрепить к роботу для большей уверенности в автоматизации.

С сегодняшними технологиями шаги по добавлению нового пользовательского инструмента в основном аналогичны добавлению нового типа концевой фрезы к станку с ЧПУ и не требуют системного интегратора, который берет почасовую оплату.

Компания Rivelin Robotics, которая специализируется на постобработке аддитивного производства металлов, уже имеет продукты, которые делают это. Компания специализируется на разработке и установке роботов для широкого спектра приложений постобработки AM.

В контексте удаления опор из металлических деталей, изготовленных аддитивным способом, Rivelin Robotics предлагает передовые роботизированные решения, специально разработанные для надежного и точного выполнения этой задачи.

Роботы компании обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными станками с ЧПУ, такими как повышенная скорость, точность и повторяемость при использовании для поддержки удаления и чистовой обработки. Они также очень гибкие, что позволяет легко адаптировать их к различным приложениям и процессам.

Роботы Rivelin Robotics также разработаны с учетом требований безопасности, с защитным кожухом и функциями безопасности, которые снижают риск несчастных случаев и травм.

Кроме того, требования к мощности и охлаждающей жидкости намного ниже, чем в случае станков с ЧПУ, что помогает повысить эффективность использования ресурсов и энергии при одновременном сокращении отходов.

Превосходное решение

Подводя итог, можно сказать, что роботы становятся превосходным решением по сравнению со станками с ЧПУ для автоматического удаления опор из металлических деталей аддитивного производства благодаря их скорости, эффективности, гибкости, точности, воспроизводимости, безопасности, рентабельности и устойчивости.

Использование роботов в этом процессе не только приводит к получению более качественного конечного продукта, но также обеспечивает более безопасный, устойчивый и экономичный сквозной производственный процесс.