3 डी में आगे: 3 डी मेटल प्रिंटिंग में चुनौतियों से ऊपर उठो

सर्वो मोटर्स और रोबोट एडिटिव एप्लिकेशन को बदल रहे हैं। Additive और घटाव विनिर्माण के लिए रोबोट ऑटोमेशन और उन्नत गति नियंत्रण को लागू करते समय नवीनतम युक्तियों और अनुप्रयोगों को जानें, साथ ही साथ आगे क्या है: हाइब्रिड एडिटिव/घटाव विधियों के बारे में सोचें।

स्वचालन को आगे बढ़ाना

सारा मेलिश और रोज़मेरी बर्न्स द्वारा

बिजली रूपांतरण उपकरणों, गति नियंत्रण प्रौद्योगिकी, बेहद लचीले रोबोट और अन्य उन्नत प्रौद्योगिकियों के एक उदार मिश्रण को अपनाने से औद्योगिक परिदृश्य में नई फैब्रिकेटिंग प्रक्रियाओं की तेजी से विकास के लिए कारक चल रहे हैं। जिस तरह से प्रोटोटाइप, भागों और उत्पादों को बनाया जाता है, उस तरह से क्रांति करते हैं, एडिटिव और घटाव विनिर्माण दो प्रमुख उदाहरण हैं जिन्होंने दक्षता प्रदान की है और लागत बचत फैब्रिकेटर प्रतिस्पर्धी बने रहने की कोशिश करते हैं।

3 डी प्रिंटिंग के रूप में संदर्भित, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (एएम) एक गैर-पारंपरिक विधि है जो आमतौर पर नीचे से परत द्वारा सामग्री परत को फ्यूज करके ठोस तीन-आयामी ऑब्जेक्ट बनाने के लिए डिजिटल डिज़ाइन डेटा का उपयोग करता है। अक्सर बिना किसी अपशिष्ट के निकट-नेट-आकार (एनएनएस) भागों को बनाते हुए, बुनियादी और जटिल उत्पाद डिजाइनों दोनों के लिए एएम का उपयोग मोटर वाहन, एयरोस्पेस, ऊर्जा, चिकित्सा, परिवहन और उपभोक्ता उत्पादों जैसे उद्योगों को जारी रखता है। इसके विपरीत, घटाव प्रक्रिया 3 डी उत्पाद बनाने के लिए उच्च परिशुद्धता काटने या मशीनिंग द्वारा सामग्री के एक ब्लॉक से अनुभागों को हटाने की आवश्यकता होती है।

महत्वपूर्ण अंतरों के बावजूद, एडिटिव और सबट्रैक्टिव प्रक्रियाएं हमेशा पारस्परिक रूप से अनन्य नहीं होती हैं - क्योंकि उनका उपयोग उत्पाद विकास के विभिन्न चरणों की प्रशंसा करने के लिए किया जा सकता है। एक प्रारंभिक अवधारणा मॉडल या प्रोटोटाइप अक्सर एडिटिव प्रक्रिया द्वारा बनाया जाता है। एक बार जब उस उत्पाद को अंतिम रूप दिया जाता है, तो बड़े बैचों की आवश्यकता हो सकती है, जो कि विनिर्माण के लिए द्वार खोलती है। हाल ही में, जहां समय सार का है, हाइब्रिड एडिटिव/सबट्रैक्टिव तरीकों को क्षतिग्रस्त/पहना भागों की मरम्मत या कम लीड समय के साथ गुणवत्ता वाले भागों का निर्माण जैसी चीजों के लिए लागू किया जा रहा है।

स्वचालित आगे

कड़े ग्राहक मांगों को पूरा करने के लिए, फैब्रिकेटर स्टेनलेस स्टील, निकल, कोबाल्ट, क्रोम, टाइटेनियम, एल्यूमीनियम और अन्य असमान धातुओं जैसे तार सामग्री की एक श्रृंखला को उनके भाग निर्माण में एकीकृत कर रहे हैं, एक नरम अभी तक मजबूत सब्सट्रेट और एक कठिन, पहनने के साथ परिष्करण के साथ शुरू -सिस्टेंट घटक। भाग में, इसने एडिटिव और सबट्रैक्टिव मैन्युफैक्चरिंग वातावरण दोनों में अधिक उत्पादकता और गुणवत्ता के लिए उच्च प्रदर्शन समाधानों की आवश्यकता का खुलासा किया है, विशेष रूप से जहां वायर आर्क एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (WAAM), WAAM-SURTACTIVE, LASER CLADDING-SURTACTIVE या सजावट जैसी प्रक्रियाएं चिंतित हैं। हाइलाइट्स में शामिल हैं:

• उन्नत सर्वो प्रौद्योगिकी:टाइम-टू-मार्केट लक्ष्यों और ग्राहक डिजाइन विनिर्देशों को बेहतर ढंग से संबोधित करने के लिए, जहां आयामी परिशुद्धता और खत्म गुणवत्ता का संबंध है, अंत उपयोगकर्ता इष्टतम गति नियंत्रण के लिए सर्वो सिस्टम्स (स्टेपर मोटर्स से अधिक) के साथ उन्नत 3 डी प्रिंटर की ओर रुख कर रहे हैं। सर्वो मोटर्स के लाभ, जैसे कि यास्कवा के सिग्मा -7, अपने सिर पर एडिटिव प्रक्रिया को चालू करते हैं, जिससे फैब्रिकेटर प्रिंटर-बूस्टिंग क्षमताओं के माध्यम से सामान्य मुद्दों को खत्म करने में मदद करते हैं:
  • कंपन दमन: मजबूत सर्वो मोटर्स में कंपन दमन फिल्टर, साथ ही एंटी-रेजोनेंस और पायदान फिल्टर, बेहद चिकनी गति पैदा करते हैं, जो स्टेपर मोटर टॉर्क रिपल के कारण होने वाले नेत्रहीन अप्रिय कदम लाइनों को खत्म कर सकता है।
  • स्पीड एन्हांसमेंट: 350 मिमी/सेकंड की प्रिंट स्पीड अब एक वास्तविकता है, जो स्टेपर मोटर का उपयोग करके 3 डी प्रिंटर की औसत प्रिंट गति को दोगुना करने से अधिक है। इसी तरह, रैखिक सर्वो तकनीक का उपयोग करके रोटरी या 5 मीटर/सेकंड तक 1,500 मिमी/सेकंड तक की यात्रा की गति प्राप्त की जा सकती है। उच्च-प्रदर्शन सर्वोस के माध्यम से प्रदान की जाने वाली बेहद तेज त्वरण क्षमता 3 डी प्रिंट हेड्स को उनके उचित पदों में अधिक तेजी से ले जाने में सक्षम बनाती है। यह वांछित खत्म गुणवत्ता तक पहुंचने के लिए एक पूरे सिस्टम को धीमा करने की आवश्यकता को कम करने के लिए एक लंबा रास्ता तय करता है। इसके बाद, गति नियंत्रण में इस अपग्रेड का मतलब यह भी है कि अंत उपयोगकर्ता गुणवत्ता का त्याग किए बिना प्रति घंटे अधिक भागों को गढ़ सकते हैं।
  • स्वचालित ट्यूनिंग: सर्वो सिस्टम स्वतंत्र रूप से अपनी कस्टम ट्यूनिंग कर सकते हैं, जिससे प्रिंटिंग प्रक्रिया में प्रिंटर या वेरिएंट्स के यांत्रिकी में परिवर्तन के लिए अनुकूल होना संभव हो जाता है। 3 डी स्टेपर मोटर्स स्थिति प्रतिक्रिया का उपयोग नहीं करते हैं, जिससे यांत्रिकी में प्रक्रियाओं या विसंगतियों में परिवर्तन की भरपाई करना लगभग असंभव हो जाता है।
  • एनकोडर फीडबैक: रोबस्ट सर्वो सिस्टम जो पूर्ण एनकोडर फीडबैक प्रदान करते हैं, उन्हें केवल एक बार एक होमिंग रूटीन करने की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक अपटाइम और लागत बचत होती है। 3 डी प्रिंटर जो स्टेपर मोटर तकनीक का उपयोग करते हैं, इस सुविधा का अभाव है और हर बार जब वे संचालित होते हैं, तो उन्हें हर बार होम करने की आवश्यकता होती है।
  • फीडबैक सेंसिंग: 3 डी प्रिंटर का एक एक्सट्रूडर अक्सर प्रिंटिंग प्रक्रिया में एक अड़चन हो सकता है, और एक स्टेपर मोटर में एक्सट्रूडर जाम का पता लगाने के लिए फीडबैक सेंसिंग क्षमता नहीं होती है - एक घाटा जो एक पूरे प्रिंट जॉब को बर्बाद कर सकता है। इसे ध्यान में रखते हुए, सर्वो सिस्टम एक्सट्रूडर बैकअप का पता लगा सकते हैं और फिलामेंट स्ट्रिपिंग को रोक सकते हैं। बेहतर प्रिंटिंग प्रदर्शन की कुंजी एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल एनकोडर के आसपास केंद्रित एक बंद-लूप प्रणाली है। एक 24-बिट निरपेक्ष उच्च-रिज़ॉल्यूशन एनकोडर के साथ सर्वो मोटर्स अधिक अक्ष और एक्सट्रूडर सटीकता के साथ-साथ सिंक्रनाइज़ेशन और जाम संरक्षण के लिए बंद-लूप फीडबैक रिज़ॉल्यूशन के 16,777,216 बिट्स प्रदान कर सकते हैं।
• उच्च प्रदर्शन रोबोट:जिस तरह मजबूत सर्वो मोटर्स एडिटिव एप्लिकेशन को बदल रहे हैं, उसी तरह रोबोट भी हैं। उनके उत्कृष्ट पथ प्रदर्शन, कठोर यांत्रिक संरचना और उच्च धूल संरक्षण (आईपी) रेटिंग-उन्नत एंटी-वाइब्रेशन नियंत्रण और बहु-अक्ष क्षमता के साथ संयुक्त-अत्यधिक लचीले छह-अक्ष रोबोटों को 3 डी के उपयोग को घेरने वाली मांग प्रक्रियाओं के लिए एक आदर्श विकल्प बनाते हैं। प्रिंटर, साथ ही साथ घटाव विनिर्माण और हाइब्रिड एडिटिव/घटाने के तरीकों के लिए महत्वपूर्ण क्रियाएं।
  3 डी प्रिंटिंग मशीनों के लिए रोबोटिक ऑटोमेशन मानार्थ व्यापक रूप से मल्टी-मशीन प्रतिष्ठानों में मुद्रित भागों की हैंडलिंग को पूरा करता है। प्रिंट मशीन से अलग-अलग भागों को उतारने से, एक बहु-भाग प्रिंट चक्र के बाद भागों को अलग करने के लिए, अत्यधिक लचीला और कुशल रोबोट अधिक से अधिक थ्रूपुट और उत्पादकता लाभ के लिए संचालन का अनुकूलन करते हैं।
  पारंपरिक 3 डी प्रिंटिंग के साथ, रोबोट पाउडर प्रबंधन के साथ सहायक होते हैं, जरूरत पड़ने पर प्रिंटर पाउडर को रिफिल करते हैं और तैयार भागों से पाउडर को हटाते हैं। इसी तरह, अन्य भाग परिष्करण कार्यों को धातु के निर्माण के साथ लोकप्रिय करना जैसे कि पीसना, चमकाने, बहस करना या काटने को आसानी से प्राप्त किया जाता है। गुणवत्ता निरीक्षण, साथ ही पैकेजिंग और लॉजिस्टिक्स की जरूरतों को भी रोबोटिक तकनीक के साथ सिर पर पूरा किया जा रहा है, कस्टम फैब्रिकेशन की तरह उच्च मूल्य वर्धित काम पर अपना समय केंद्रित करने के लिए फैब्रिकेटर को मुक्त करना।
  बड़े वर्कपीस के लिए, लंबे समय तक पहुंचने वाले औद्योगिक रोबोटों को सीधे 3 डी प्रिंटर एक्सट्रूज़न हेड को स्थानांतरित करने के लिए टूल्ड किया जा रहा है। यह, घूर्णन आधार, पोजिशनर, रैखिक ट्रैक्स, गैन्ट्रीज और बहुत कुछ जैसे परिधीय उपकरणों के साथ संयोजन में, स्थानिक मुक्त-रूप संरचनाएं बनाने के लिए आवश्यक कार्यक्षेत्र प्रदान कर रहे हैं। शास्त्रीय रैपिड प्रोटोटाइप के अलावा, रोबोट का उपयोग बड़ी मात्रा में फ्री-फॉर्म भागों, मोल्ड रूपों, 3 डी के आकार के ट्रस निर्माण और बड़े प्रारूप वाले हाइब्रिड भागों के निर्माण के लिए किया जा रहा है।
• मल्टी-एक्सिस मशीन कंट्रोलर:एक ही वातावरण में गति के 62 अक्षों को जोड़ने के लिए अभिनव तकनीक अब औद्योगिक रोबोट, सर्वो सिस्टम और चर आवृत्ति ड्राइव की एक विस्तृत श्रृंखला का बहु-सिंक्रनाइज़ेशन कर रही है जो कि एडिटिव, सब्रेक्टिव और हाइब्रिड प्रक्रियाओं में उपयोग की जाती है। उपकरणों का एक पूरा परिवार अब एक पीएलसी (प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर) या आईईसी मशीन कंट्रोलर, जैसे एमपी 3300iec के पूर्ण नियंत्रण और निगरानी के तहत एक साथ काम कर सकता है। अक्सर एक गतिशील 61131 IEC सॉफ्टवेयर पैकेज के साथ प्रोग्राम किया जाता है, जैसे कि मोशनवर्क IEC, इस तरह के पेशेवर प्लेटफ़ॉर्म जैसे कि इस परिचित उपकरण (यानी, reprap G-Codes, फ़ंक्शन ब्लॉक आरेख, संरचित पाठ, सीढ़ी आरेख, आदि) का उपयोग करते हैं। आसान एकीकरण की सुविधा के लिए और मशीन अपटाइम को अनुकूलित करने के लिए, बेड लेवलिंग मुआवजे, एक्सट्रूडर प्रेशर एडवांस कंट्रोल, मल्टीपल स्पिंडल और एक्सट्रूडर कंट्रोल जैसे रेडी-मेड टूल्स शामिल हैं।
• उन्नत विनिर्माण उपयोगकर्ता इंटरफेस:3 डी प्रिंटिंग, शेप कटिंग, मशीन टूल और रोबोटिक्स में अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक फायदेमंद, विविध सॉफ़्टवेयर पैकेज जल्दी से एक आसान-से-अनुकूल ग्राफिकल मशीन इंटरफ़ेस प्रदान कर सकते हैं, जिससे अधिक बहुमुखी प्रतिभा का मार्ग प्रदान किया जा सकता है। रचनात्मकता और अनुकूलन को ध्यान में रखते हुए, यशवा कम्पास जैसे सहज ज्ञान युक्त प्लेटफार्मों, निर्माताओं को ब्रांड और आसानी से स्क्रीन को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। कोर मशीन विशेषताओं को शामिल करने से लेकर ग्राहक की जरूरतों को समायोजित करने के लिए, थोड़ी प्रोग्रामिंग की आवश्यकता होती है-क्योंकि ये उपकरण प्रीबिल्ट सी# प्लग-इन की एक व्यापक लाइब्रेरी प्रदान करते हैं या कस्टम प्लग-इन के आयात को सक्षम करते हैं।

के ऊपर उठना

जबकि एकल एडिटिव और घटाव प्रक्रियाएं लोकप्रिय रहती हैं, अगले कुछ वर्षों के दौरान हाइब्रिड एडिटिव/सबट्रैक्टिव विधि की ओर एक बड़ी पारी होगी। 2027 तक 14.8 प्रतिशत की एक मिश्रित वार्षिक वृद्धि दर (सीएजीआर) पर बढ़ने की उम्मीद है¹, हाइब्रिड एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग मशीन मार्केट ग्राहक की मांगों को विकसित करने में अपटिक को पूरा करने के लिए तैयार है। प्रतियोगिता से ऊपर उठने के लिए, निर्माताओं को अपने संचालन के लिए हाइब्रिड विधि के पेशेवरों और विपक्षों का वजन करना चाहिए। आवश्यकतानुसार भागों का उत्पादन करने की क्षमता के साथ, कार्बन पदचिह्न में एक बड़ी कमी के लिए, हाइब्रिड एडिटिव/घटाव प्रक्रिया कुछ आकर्षक लाभ प्रदान करती है। भले ही, इन प्रक्रियाओं के लिए उन्नत प्रौद्योगिकियों को नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए और अधिक उत्पादकता और उत्पाद की गुणवत्ता की सुविधा के लिए दुकान के फर्श पर लागू किया जाना चाहिए।