3डी में आगे बढ़ें: 3डी मेटल प्रिंटिंग में चुनौतियों से ऊपर उठें

सर्वो मोटर्स और रोबोट एडिटिव अनुप्रयोगों को बदल रहे हैं। योगात्मक और घटाव विनिर्माण के लिए रोबोटिक स्वचालन और उन्नत गति नियंत्रण को लागू करते समय नवीनतम युक्तियों और अनुप्रयोगों को जानें, साथ ही आगे क्या है: हाइब्रिड योज्य/घटावात्मक तरीकों के बारे में सोचें।

स्वचालन को आगे बढ़ाना

सारा मेलिश और रोज़मैरी बर्न्स द्वारा

बिजली रूपांतरण उपकरणों, गति नियंत्रण प्रौद्योगिकी, अत्यंत लचीले रोबोट और अन्य उन्नत प्रौद्योगिकियों का एक विविध मिश्रण को अपनाना औद्योगिक परिदृश्य में नई निर्माण प्रक्रियाओं के तेजी से विकास के लिए कारक हैं। प्रोटोटाइप, पार्ट्स और उत्पाद बनाने के तरीके में क्रांतिकारी बदलाव, एडिटिव और सबट्रैक्टिव मैन्युफैक्चरिंग दो प्रमुख उदाहरण हैं जिन्होंने दक्षता और लागत बचत प्रदान की है जिससे फैब्रिकेटर प्रतिस्पर्धी बने रहना चाहते हैं।

3डी प्रिंटिंग के रूप में संदर्भित, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (एएम) एक गैर-पारंपरिक विधि है जो आमतौर पर नीचे से ऊपर तक परत दर परत सामग्री को जोड़कर ठोस त्रि-आयामी ऑब्जेक्ट बनाने के लिए डिजिटल डिज़ाइन डेटा का उपयोग करती है। अक्सर बिना किसी अपशिष्ट के निकट-नेट-आकार (एनएनएस) भागों को बनाते हुए, बुनियादी और जटिल उत्पाद डिजाइन दोनों के लिए एएम का उपयोग ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस, ऊर्जा, चिकित्सा, परिवहन और उपभोक्ता उत्पादों जैसे उद्योगों में जारी रहता है। इसके विपरीत, घटाव प्रक्रिया में 3डी उत्पाद बनाने के लिए उच्च परिशुद्धता काटने या मशीनिंग द्वारा सामग्री के ब्लॉक से अनुभागों को हटाने पर जोर दिया जाता है।

प्रमुख अंतरों के बावजूद, योगात्मक और घटाव प्रक्रियाएँ हमेशा परस्पर अनन्य नहीं होती हैं - क्योंकि उनका उपयोग उत्पाद विकास के विभिन्न चरणों की पूर्ति के लिए किया जा सकता है। एक प्रारंभिक अवधारणा मॉडल या प्रोटोटाइप अक्सर योगात्मक प्रक्रिया द्वारा बनाया जाता है। एक बार जब उस उत्पाद को अंतिम रूप दे दिया जाता है, तो बड़े बैचों की आवश्यकता हो सकती है, जिससे घटिया विनिर्माण का द्वार खुल जाएगा। अभी हाल ही में, जहां समय सबसे महत्वपूर्ण है, क्षतिग्रस्त/घिसे हुए हिस्सों की मरम्मत करने या कम समय में गुणवत्ता वाले हिस्से बनाने जैसी चीजों के लिए हाइब्रिड एडिटिव/सबट्रैक्टिव तरीकों को लागू किया जा रहा है।

स्वचालित रूप से अग्रेषित करें

ग्राहकों की कठोर माँगों को पूरा करने के लिए, फैब्रिकेटर स्टेनलेस स्टील, निकल, कोबाल्ट, क्रोम, टाइटेनियम, एल्युमीनियम और अन्य असमान धातुओं जैसे तार सामग्रियों की एक श्रृंखला को अपने हिस्से के निर्माण में एकीकृत कर रहे हैं, जो एक नरम लेकिन मजबूत सब्सट्रेट से शुरू होता है और एक कठोर, घिसाव के साथ समाप्त होता है। -प्रतिरोधी घटक. कुछ हद तक, इससे एडिटिव और सबट्रैक्टिव दोनों विनिर्माण वातावरणों में अधिक उत्पादकता और गुणवत्ता के लिए उच्च प्रदर्शन समाधान की आवश्यकता का पता चला है, खासकर जहां वायर आर्क एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (डब्ल्यूएएएम), डब्ल्यूएएएम-सबट्रैक्टिव, लेजर क्लैडिंग-सबट्रैक्टिव या सजावट जैसी प्रक्रियाओं का संबंध है। मुख्य आकर्षण में शामिल हैं:

• उन्नत सर्वो प्रौद्योगिकी:समय-दर-बाजार लक्ष्यों और ग्राहक डिजाइन विशिष्टताओं को बेहतर ढंग से संबोधित करने के लिए, जहां आयामी सटीकता और फिनिश गुणवत्ता का संबंध है, अंतिम उपयोगकर्ता इष्टतम गति नियंत्रण के लिए सर्वो सिस्टम (ओवर स्टेपर मोटर्स) के साथ उन्नत 3 डी प्रिंटर की ओर रुख कर रहे हैं। यास्कावा के सिग्मा-7 जैसे सर्वो मोटर्स के लाभ, एडिटिव प्रक्रिया को पूरी तरह से बदल देते हैं, जिससे फैब्रिकेटर्स को प्रिंटर-बूस्टिंग क्षमताओं के माध्यम से सामान्य समस्याओं से निपटने में मदद मिलती है:
  • कंपन दमन: मजबूत सर्वो मोटर्स कंपन दमन फिल्टर, साथ ही एंटी-रेजोनेंस और नॉच फिल्टर का दावा करते हैं, जो बेहद चिकनी गति प्रदान करते हैं जो स्टेपर मोटर टॉर्क रिपल के कारण होने वाली दृश्यमान अप्रिय चरणबद्ध रेखाओं को खत्म कर सकते हैं।
  • गति में वृद्धि: 350 मिमी/सेकंड की प्रिंट गति अब एक वास्तविकता है, जो स्टेपर मोटर का उपयोग करके 3डी प्रिंटर की औसत प्रिंट गति से दोगुनी से भी अधिक है। इसी प्रकार, रोटरी का उपयोग करके 1,500 मिमी/सेकंड तक की यात्रा गति या रैखिक सर्वो तकनीक का उपयोग करके 5 मीटर/सेकंड तक की यात्रा गति प्राप्त की जा सकती है। उच्च-प्रदर्शन सर्वो के माध्यम से प्रदान की गई अत्यंत तेज़ त्वरण क्षमता 3डी प्रिंट हेड को अधिक तेज़ी से उनके उचित स्थान पर ले जाने में सक्षम बनाती है। यह वांछित फिनिश गुणवत्ता तक पहुंचने के लिए पूरे सिस्टम को धीमा करने की आवश्यकता को कम करने में काफी मदद करता है। इसके बाद, गति नियंत्रण में इस उन्नयन का मतलब यह भी है कि अंतिम उपयोगकर्ता गुणवत्ता से समझौता किए बिना प्रति घंटे अधिक हिस्से बना सकते हैं।
  • स्वचालित ट्यूनिंग: सर्वो सिस्टम स्वतंत्र रूप से अपनी स्वयं की कस्टम ट्यूनिंग कर सकते हैं, जिससे प्रिंटर के यांत्रिकी में परिवर्तन या प्रिंटिंग प्रक्रिया में भिन्नताओं को अनुकूलित करना संभव हो जाता है। 3डी स्टेपर मोटर्स स्थिति फीडबैक का उपयोग नहीं करते हैं, जिससे प्रक्रियाओं में बदलाव या यांत्रिकी में विसंगतियों की भरपाई करना लगभग असंभव हो जाता है।
  • एनकोडर फीडबैक: मजबूत सर्वो सिस्टम जो पूर्ण एनकोडर फीडबैक प्रदान करते हैं, उन्हें केवल एक बार होमिंग रूटीन करने की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक अपटाइम और लागत बचत होती है। स्टेपर मोटर तकनीक का उपयोग करने वाले 3डी प्रिंटर में इस सुविधा का अभाव होता है और हर बार चालू होने पर उन्हें होम में रखने की आवश्यकता होती है।
  • फीडबैक सेंसिंग: 3डी प्रिंटर का एक एक्सट्रूडर अक्सर प्रिंटिंग प्रक्रिया में बाधा बन सकता है, और एक स्टेपर मोटर में एक्सट्रूडर जाम का पता लगाने के लिए फीडबैक सेंसिंग क्षमता नहीं होती है - एक कमी जो पूरे प्रिंट कार्य को बर्बाद कर सकती है। इसे ध्यान में रखते हुए, सर्वो सिस्टम एक्सट्रूडर बैकअप का पता लगा सकता है और फिलामेंट स्ट्रिपिंग को रोक सकता है। बेहतर मुद्रण प्रदर्शन की कुंजी एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल एनकोडर के आसपास केंद्रित एक बंद-लूप प्रणाली है। 24-बिट पूर्ण उच्च-रिज़ॉल्यूशन एनकोडर के साथ सर्वो मोटर्स अधिक अक्ष और एक्सट्रूडर सटीकता के साथ-साथ सिंक्रनाइज़ेशन और जाम सुरक्षा के लिए 16,777,216 बिट बंद-लूप फीडबैक रिज़ॉल्यूशन प्रदान कर सकते हैं।
• उच्च प्रदर्शन रोबोट:जिस प्रकार मजबूत सर्वो मोटरें एडिटिव अनुप्रयोगों को बदल रही हैं, उसी प्रकार रोबोट भी हैं। उनका उत्कृष्ट पथ प्रदर्शन, कठोर यांत्रिक संरचना और उच्च धूल संरक्षण (आईपी) रेटिंग - उन्नत एंटी-कंपन नियंत्रण और बहु-अक्ष क्षमता के साथ संयुक्त - अत्यधिक लचीले छह-अक्ष रोबोट को 3 डी के उपयोग से जुड़ी मांग वाली प्रक्रियाओं के लिए एक आदर्श विकल्प बनाते हैं। प्रिंटर, साथ ही सबट्रैक्टिव मैन्युफैक्चरिंग और हाइब्रिड एडिटिव/सबट्रैक्टिव तरीकों के लिए प्रमुख क्रियाएं।
  3डी प्रिंटिंग मशीनों के लिए मानार्थ रोबोटिक स्वचालन में व्यापक रूप से मल्टी-मशीन इंस्टॉलेशन में मुद्रित भागों की हैंडलिंग शामिल है। प्रिंट मशीन से अलग-अलग हिस्सों को उतारने से लेकर, बहु-भाग प्रिंट चक्र के बाद हिस्सों को अलग करने तक, अत्यधिक लचीले और कुशल रोबोट अधिक थ्रूपुट और उत्पादकता लाभ के लिए संचालन को अनुकूलित करते हैं।
  पारंपरिक 3डी प्रिंटिंग के साथ, रोबोट पाउडर प्रबंधन, जरूरत पड़ने पर प्रिंटर पाउडर को फिर से भरने और तैयार भागों से पाउडर हटाने में सहायक होते हैं। इसी तरह, धातु निर्माण के साथ लोकप्रिय अन्य भाग परिष्करण कार्य जैसे पीसना, पॉलिश करना, डिबरिंग या काटना आसानी से पूरा किया जाता है। गुणवत्ता निरीक्षण के साथ-साथ पैकेजिंग और लॉजिस्टिक्स की जरूरतों को भी रोबोटिक तकनीक से पूरा किया जा रहा है, जिससे फैब्रिकेटर्स को अपना समय कस्टम फैब्रिकेशन जैसे उच्च मूल्य वर्धित काम पर केंद्रित करने की छूट मिलती है।
  बड़े वर्कपीस के लिए, लंबी पहुंच वाले औद्योगिक रोबोटों को सीधे 3डी प्रिंटर एक्सट्रूज़न हेड को स्थानांतरित करने के लिए उपकरण दिया जा रहा है। यह, घूर्णन आधार, पोजिशनर्स, रैखिक ट्रैक, गैन्ट्री और अधिक जैसे परिधीय उपकरणों के संयोजन के साथ, स्थानिक मुक्त-रूप संरचनाओं को बनाने के लिए आवश्यक कार्यक्षेत्र प्रदान कर रहा है। क्लासिकल रैपिड प्रोटोटाइप के अलावा, रोबोट का उपयोग बड़ी मात्रा में फ्री-फॉर्म भागों, मोल्ड फॉर्म, 3 डी-आकार के ट्रस निर्माण और बड़े-प्रारूप वाले हाइब्रिड भागों के निर्माण के लिए किया जा रहा है।
• मल्टी-एक्सिस मशीन नियंत्रक:एक ही वातावरण में गति के 62 अक्षों तक कनेक्ट करने की नवीन तकनीक अब एडिटिव, सबट्रेक्टिव और हाइब्रिड प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले औद्योगिक रोबोट, सर्वो सिस्टम और परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव की एक विस्तृत श्रृंखला के बहु-सिंक्रनाइज़ेशन को संभव बना रही है। उपकरणों का एक पूरा परिवार अब PLC (प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर) या IEC मशीन कंट्रोलर, जैसे MP3300iec के पूर्ण नियंत्रण और निगरानी के तहत एक साथ निर्बाध रूप से काम कर सकता है। अक्सर मोशनवर्क्स आईईसी जैसे गतिशील 61131 आईईसी सॉफ़्टवेयर पैकेज के साथ प्रोग्राम किया जाता है, इस तरह के पेशेवर प्लेटफ़ॉर्म परिचित टूल (यानी, रिप्रैप जी-कोड, फ़ंक्शन ब्लॉक आरेख, संरचित टेक्स्ट, सीढ़ी आरेख इत्यादि) का उपयोग करते हैं। आसान एकीकरण की सुविधा और मशीन अपटाइम को अनुकूलित करने के लिए, बेड लेवलिंग मुआवजा, एक्सट्रूडर दबाव अग्रिम नियंत्रण, मल्टीपल स्पिंडल और एक्सट्रूडर नियंत्रण जैसे तैयार उपकरण शामिल हैं।
• उन्नत विनिर्माण उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस:3डी प्रिंटिंग, शेप कटिंग, मशीन टूल और रोबोटिक्स में अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक फायदेमंद, विविध सॉफ्टवेयर पैकेज तेजी से एक आसान-अनुकूलित ग्राफिकल मशीन इंटरफ़ेस प्रदान कर सकते हैं, जो अधिक बहुमुखी प्रतिभा का मार्ग प्रदान करता है। रचनात्मकता और अनुकूलन को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किए गए, यास्कावा कम्पास जैसे सहज ज्ञान युक्त प्लेटफ़ॉर्म, निर्माताओं को स्क्रीन को ब्रांड करने और आसानी से अनुकूलित करने की अनुमति देते हैं। मुख्य मशीन विशेषताओं को शामिल करने से लेकर ग्राहकों की जरूरतों को समायोजित करने तक, थोड़ी प्रोग्रामिंग की आवश्यकता होती है - क्योंकि ये उपकरण प्रीबिल्ट सी # प्लग-इन की एक विस्तृत लाइब्रेरी प्रदान करते हैं या कस्टम प्लग-इन के आयात को सक्षम करते हैं।

के ऊपर उठना

जबकि एकल योगात्मक और घटाव प्रक्रियाएं लोकप्रिय बनी हुई हैं, अगले कुछ वर्षों के दौरान हाइब्रिड योगात्मक/घटावात्मक विधि की ओर एक बड़ा बदलाव आएगा। 2027 तक 14.8 प्रतिशत की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (सीएजीआर) से बढ़ने की उम्मीद है¹हाइब्रिड एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग मशीन बाजार ग्राहकों की बढ़ती मांगों को पूरा करने के लिए तैयार है। प्रतिस्पर्धा से ऊपर उठने के लिए, निर्माताओं को अपने परिचालन के लिए हाइब्रिड पद्धति के फायदे और नुकसान पर विचार करना चाहिए। आवश्यकतानुसार भागों का उत्पादन करने की क्षमता के साथ, कार्बन पदचिह्न में बड़ी कमी के लिए, हाइब्रिड एडिटिव/सबट्रैक्टिव 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।