Как настолните 5-осни 3D принтери позволяват сложно производство на детайли без множество настройки

Повтарящото се затягане и препозициониране на детайла отдавна е най-обезпокоителната универсална болезнена точка при прецизната сложна обработка на детайли, измъчваща инженерите, занимаващи се с обработка с ЦПУ, традиционно 3D принтиране и производство на персонализирани форми във всички индустриални сектори. При производството на компоненти със сложни извити черупки, затворени вътрешни канали за поток, подрязани геометрични характеристики, бионични решетъчни структури и асиметрични пространствени контури, нито традиционните фрезови машини с три-оси, нито 3-осните настолни 3D принтери от начално-ниво могат да завършат цялата обработка на повърхностни характеристики в едно фиксирано състояние на затягане. Операторите трябва многократно да разглобяват детайла, да обръщат ъгъла на поставяне, да сменят закрепващите скоби и да нулират бенчмарковете на координатите десетки пъти според изискванията за обработка, което води до поредица от неизбежни отрицателни въздействия върху ефективността на производството, точността на размерите, качеството на повърхността и цялостното структурно представяне на готовите части.

Всяко регулиране на затягането ще доведе до малки грешки в отклонението на позиционирането, които се натрупват непрекъснато по време на процедурата на обработка. За автомобилни охлаждащи компоненти, медицински персонализирани протези, аеродинамични части за аерокосмическа техника и оптоелектронни прецизни структурни части със строги изисквания за толеранс, вариращи от ±0,01 mm до ±0,05 mm, кумулативните грешки при позициониране ще доведат директно до--толеранс на размерите, лоша производителност на съвпадение на монтажа, неравна вътрешна циркулация на течности и скъсено обслужване живот на функционалните компоненти. Междувременно многократното регулиране на приспособлението и обръщането на детайла отнема огромно време за спомагателно производство, удължава целия цикъл на обработка, а сегментираното формоване прави интегрираните цялостни структури разделени на множество сглобени части, въвеждайки празнини при сглобяване и фундаментално намалявайки структурната компактност и механичната якост. Традиционните производствени методи принуждават фабриките да балансират точността на обработката, ефективността на производството и производствените разходи, но нито едно зряло решение не може да разреши перфектно дилемата на много-затягане за дълго време.

Раждането на технологията за триизмерен печат с пет{0}}осно свързване на работния плот напълно подкопава традиционната логика на обработка, разчитаща на многократно позициониране на затягане. Чрез синхронен контрол на връзката на три линейни оси и две въртящи се накланящи се оси, платформата за печат може произволно да регулира пространствената позиция на детайла по време на целия процес на формоване, завършвайки интегрираното производство на всички вътрешни и външни геометрични характеристики на сложни части под един унифициран координатен бенчмарк без вторично разглобяване, обръщане или повторно-затягане. Основана през 2009 г.,Shaoxing Xinshan Science Technology Co., Ltdсе фокусира върху научноизследователска и развойна дейност на много{0}}контрол на движението и адитивна технология за производство повече от 17 години. Взехме точките на много{3}}захващане, срещани при производството на нашите собствени оптоелектронни прецизни части, като отправна точка на изследването, прекарахме шест години в оптимизиране на алгоритми за серво свързване, твърдост на рамката и адаптивна технология за нарязване и успешно пуснахме на пазара водещата настолна система за пет-3D печат с една-настройка на цяла-част. Тази статия подробно описва вредата, нанесена от традиционната обработка с многократно затягане, вътрешния принцип на работа на Xinshan пет-осни принтери, реализиращи едно-настройка на сложно производство на детайли, основни предимства в ефективността и качеството, практически случаи на индустриално приложение, съществуващо техническо пространство за подобрение и бъдещи насоки за технологично надграждане в детайли.

1. Вреди и скрити разходи, причинени от традиционната обработка на множество настройки

Преди да разберете предимствата на едно-настроения пет{1}}осов печат, е необходимо систематично да сортирате всички материални и нематериални загуби, причинени от многократно затягане и препозициониране в традиционните работни потоци на обработка, които могат да бъдат разделени на пет основни измерения: загуба на точност на размерите, увреждане на качеството на повърхността, намаляване на производствената ефективност, влошаване на структурната производителност и невидима загуба на труд.

Първо, кумулативните грешки при позициониране водят до нестабилна консистенция на размерите на партидните продукти. Всеки път, когато детайлът се разглобява и -затяга отново, е невъзможно да се възстанови напълно оригиналният координатен бенчмарк, което води до отклонение между действителната позиция на обработка и модела на цифров дизайн. За персонализирани малки-партидни прецизни части, разликата в размерите между отделните детайли е очевидна, което не може да отговори на изискванията за партидна взаимозаменяемост на индустриалните монтажни линии. Във връзката за проверка на качеството голям брой дефектни продукти ще бъдат елиминирани поради толерантност извън--границите, което води до директни материални загуби и производствени отпадъци на предприятията.

Второ, многократното затягане драска повърхността на детайла и уврежда непрекъснатостта на извитата повърхност. Челюстите за затягане на приспособления ще оставят вдлъбнатини и драскотини по външния контур на частите по време на всеки процес на фиксиране, особено за гладки извити повърхности и бионични органични контури, изисквани от дизайна на медицински и потребителски продукти. Необходимо е последващо полиране, за да се елиминират следите от затягане, което увеличава допълнителните процедури за обработка и може да разруши оригиналната точност на контура на дизайна. Сегментираната обработка също води до очевидни линии на снаждане в позициите на снаждане на разделени части, което прави цялостната повърхност неспособна да постигне безпроблемно интегриране.

Трето, времето за регулиране на спомагателното затягане представлява повече от 40% от общия производствен цикъл. Операторите прекарват повечето работни часове в коригиране на позициите на приспособленията, калибриране на началните координати и тестване на здравината на затягане, вместо в действително рязане или обработка на печат. За предприятията, които се стремят към гъвкава научноизследователска и развойна дейност и бърза итерация на прототипи, прекомерното помощно време сериозно забавя ритъма на лансиране на продукта и отслабва конкурентните предимства на пазара.

Четвърто, сегментираното формоване уврежда цялостното механично представяне на интегрираните структури. Сложните носещи-части части, проектирани като едно цяло, трябва да бъдат разделени на множество малки секции за обработка поради ограничения на оборудването и след това сглобени заедно чрез болтове, лепила или щракащи конструкции. Пропуските при сглобяване се превръщат в структурни слаби места, които са склонни към разхлабване, напукване и деформация при дългосрочно-динамично натоварване, което значително съкращава експлоатационния живот на функционалните компоненти.

Пето, квалифицираните техници за отстраняване на грешки в арматурата водят до високи разходи за труд. Точното позициониране на много-затягане изисква богат практически опит, натрупан от операторите в продължение на много години, а разходите за заплати на старши техници за прецизна обработка продължават да се покачват от година на година, което увеличава-дългосрочната оперативна тежест на малките и средни-производствени предприятия.

Всички горепосочени болезнени точки могат да бъдат напълно избегнати чрез интегрирана възможност за формоване с една-настройка на настолен пет{1}}осов 3D печат, разработен от Shaoxing Xinshan Science Technology Co.,Ltd.

2. Вътрешен принцип на работа: Как Xinshan 5-осните принтери реализират нулево вторично затягане на цяла част

Основната техническа поддръжка за производство с една-настройка се крие в три взаимно координирани основни системи: много{1}}осова система за управление на синхронна серво връзка, RTCP алгоритъм за компенсация на централната точка на траекторията в реално-време и адаптивна система за не-плоско извито нарязване, независимо разработена от екипа за научноизследователска и развойна дейност на Xinshan. Пълният механизъм на работа е разделен на пет ясни стъпки, които са лесни за разбиране от инженерните техници:

Стъпка 1: Еднократно-фиксиране на бенчмарк преди началото на отпечатването. Долната плоча за отпечатване на заготовката на детайла се фиксира върху двойната въртяща се накланяща се платформа чрез просто универсално приспособление само веднъж в началния етап на производство. След завършване на калибрирането на началото на координатите, координатната система на бенчмарка се заключва постоянно през целия процес на печат и няма да се извърши разглобяване на приспособлението, нулиране на бенчмарка или операция по изваждане-на детайла, докато цялата част не бъде напълно отпечатана и оформена.

Стъпка 2: Системата за нарязване планира пространствени пътища на отлагане въз основа на геометричните характеристики на детайла. За разлика от фиксираното хоризонтално наслояване на традиционните принтери, алгоритъмът анализира пространствения нормален вектор на всяка извита повърхност, надвес, вътрешна кухина и характеристика на подрязване на 3D модела, разделя детайла на непрекъснати извити пространствени слоеве и формулира оптималния ъгъл на отлагане на дюзата за всеки слой.

Стъпка 3: Двойните въртящи се оси динамично регулират позицията на детайла синхронно с движението на дюзата. По време на екструдирането и подреждането на консумативи, линейните оси X/Y/Z задвижват печатащата дюза да се движи хоризонтално и вертикално, докато двете въртящи се оси под платформата въртят и накланят детайла в реално време синхронно. Без значение какви сложни окачени геометрични елементи трябва да бъдат отпечатани, оборудването винаги настройва ъгъла на детайла, за да поддържа формиращата повърхност под оптималния ъгъл на отлагане от 35 градуса спрямо дюзата, така че материалите да могат да бъдат стабилно подредени без допълнителни опори.

Стъпка 4: RTCP алгоритъмът елиминира грешките при движение на връзката в реално време. По време на високо-скоростно много{3}}координирано движение, механичните пропуски на трансмисията ще доведат до малки отклонения на траекторията; Xinshan, вградена-в-система за компенсация на централната точка в реално време, наблюдава състоянието на движение на всяка ос чрез серво енкодери през цялото време, автоматично изчислява стойностите на отклонението и коригира траекториите на движение в рамките на микросекунди, като гарантира, че действителната позиция на натрупване на материала е напълно в съответствие с планирания път.

Стъпка 5: Интегрирано формоване на цялата-част, завършено под един бенчмарк. След като всички пространствени извити слоеве се депонират последователно, цялата сложна част се изважда от платформата за последваща-обработка. Целият процес на формоване никога не нарушава първоначалния фиксиран еталон и изобщо няма кумулативна грешка при позициониране, причинена от многократно затягане.

Оборудването използва интегрирана-отлята под налягане рамкова конструкция от алуминиева сплав, която ефективно потиска вибрациите, генерирани по време на много-осово високо-скоростно движение на лостовете, осигурявайки дългосрочна-продължителна стабилност на точността на формоване. Вградената -защитна врата с блокировка за безопасност отговаря на стандартите на ЕС за безопасност на работното място, която може безопасно да бъде поставена в офис зони, университетски лаборатории и стаи за проектиране на R&D без специална трансформация за индустриална безопасност.

3. Основни всеобхватни предимства на производството с една-настройка, донесено от 5-осния печат

В комбинация с хиляди кутии за печат на детайли, обслужвани за глобални клиенти, Xinshan обобщава шест незаменими конкурентни предимства, донесени от интегрираната технология за формоване-настройка:

Нулева кумулативна грешка при позициониране, съгласуваност на толерантност на размерите на ниво микрон-: Повтарящото се отклонение при позициониране е напълно елиминирано, многократната точност на позициониране на целия детайл достига ±0,008 mm и еднаквостта на размерите на партидните отпечатани части е значително подобрена, намалявайки процента на дефектния продукт с повече от 60%;

Безпроблемно цялостно интегриране на извита повърхност без следи от снаждане: Целият компонент е оформен от едно парче, не съществува сегментиран монтаж, гладките извити повърхности нямат вдлъбнатини за затягане и линии на снаждане, работното натоварване след-полиране е намалено с над 50%;

Силно съкратен цялостен производствен цикъл: Времето за регулиране на спомагателното затягане е напълно спестено, общата ефективност на обработка на сложни извити части се увеличава с 40%~70% в сравнение с традиционния 3-осов печат и CNC многозатягаща обработка;

Оптимизирана цялостна структурна механична якост: Интегрираното формоване запазва оригиналния дизайн на цялостния път на предаване на напрежението, устойчивостта на опън и умора на частите се увеличава повече от два пъти в сравнение със сглобените сегментирани структури;

Огромно намаляване на разходите за персонализиране на спомагателни приспособления: Няма нужда да се разработват специални приспособления за позициониране за различни сложни детайли, универсалното приспособление за платформа може да се адаптира към почти всички конвенционални размери на детайлите, спестявайки дизайн на приспособление и производствени разходи за предприятията;

По-нисък технически праг за операторите: Вече не се изисква опит за отстраняване на грешки в сложни устройства, инженерите трябва само да завършат импортирането на цифров модел и настройката на параметри, за да започнат да печата, намалявайки зависимостта от старши квалифицирани техници.

4. Случаи на практическо промишлено приложение на технология за формоване с единична-настройка

Случай 1: Прототип на интегриран бегач с ново енергийно охлаждане на автомобилна батерия

Германски доставчик на нови енергийни автомобили си сътрудничи със Xinshan за разработване на извити затворени охлаждащи тръбопроводи за захранващи батерии. Традиционната обработка изисква разделяне на тръбопровода на горна и долна половина на обвивката за отделно CNC фрезоване, след което ги запечатва и сглобява, което води до монтажни празнини вътре в тръбопровода, засягащи ефективността на топлообмена на флуида. Възприемайки Xinshan пет{2}}осен един-настройващ печат, целият затворен извит плъзгач е интегрално оформен наведнъж без никакво сегментиране и опори, вътрешният тръбопровод е гладък и безпроблемен, ефективността на разсейване на топлината е увеличена с 18%, а цикълът на доставка на прототипа е съкратен от 12 дни на 4 дни.

Случай 2: Оптимизирана по топология роботизирана ръка с извита товар-носеща става

Канадска стартираща компания за роботика се нуждаеше от леки извити съединения за колаборативни роботи. Традиционният 3-осен печат изискваше голям брой опорни структури в извити кухини, а премахването на пост-подпората лесно повреди тънко-стенните структурни елементи. Печатът с една-настройка на пет-осева завършена поддръжка-свободно интегрирано формоване при един показател, теглото на съединението беше намалено с 22%, като същевременно се запази-носещият капацитет, а дългосрочното възвратно-постъпателно движение нямаше феномен на структурно разхлабване.

Случай 3: Персонализиран медицински модел на гнездо за човешка протеза

Австралийските стоматологични и медицински лаборатории използват нашето оборудване за отпечатване на персонализирани протезни гнезда за хора с ампутирани крайници. Бионичният извит контур на човешкото тяло е изключително сложен с многобройни подрязани характеристики; повтарящата се обработка на затягане не може точно да възстанови органичните извити характеристики. Конформен печат с един-настройка идеално пасва на контурите на човешкия крайник, което значително подобрява комфорта при носене на протези от пациентите.

Случай 4: Xinshan In-House Оптоелектронна сценична лампа Обвивка за разсейване на топлината

Първо приложихме тази технология за единична -настройка към собственото си производство на сценично осветително оборудване, образувайки интегрално специални{1}}оформени черупки за разсейване на топлината и вътрешни въздушни конвекционни канали на телата на лампите, съкращавайки наполовина цикъла на итерация за научноизследователска и развойна дейност на новата лампа и натрупвайки изобилие от данни за процеса, от които да се учат световните производители на оптоелектронно оборудване.

5. Текущи недостатъци и планове за непрекъсната оптимизация от Xinshan

На сегашния технически етап единичният-настройка на пет{1}}осен печат все още има няколко области, които се нуждаят от итеративно надграждане:

Скоростта на динамична реакция на двойните въртящи се оси се нуждае от фина-настройка при отпечатване на ултра-микро малки прецизни части;

Времето за изчисляване на пътя за ултра{0}}големи-размерни-комплексни модели с кухини е относително дълго;

Стандартизираните пакети с параметри на процеса за ултра{0}}тънкостенни-компоненти със специална форма се нуждаят от допълнително допълване.

За да реши тези проблеми, нашият софтуерен екип за научноизследователска и развойна дейност актуализира добавките за нарязване на CAM-и системния фърмуер на всяко тримесечие, оптимизира алгоритмите за работа на траекторията, за да съкрати времето за изчисление, и непрекъснато разширява библиотеката с промишлени параметри, обхващаща по-специални структурни характеристики. Ние предоставяме безплатно дистанционно техническо отстраняване на грешки и услуги за персонализиране на параметри за всички глобални задгранични партньори, за да се адаптират към персонализираните изисквания за производство на детайли.

6. Посока на бъдещото технологично развитие на едно-настройка на много-осово производство

През следващите 3 до 5 години технологията за формиране на настолни компютри с пет-единични-настройки ще се развие в три основни посоки: Първо, ще се популяризира интелигентното бързо решаване на траектории с изкуствен интелект и затворената{4}}циклична-компенсация на грешки в реално време. Изкуственият интелект автоматично генерира ексклузивни пътеки за печат според геометричните типове на детайла, а системата за визуално откриване наблюдава целия процес на печат, за да коригира малки грешки в реално време, като допълнително подобрява прецизността и стабилността на формоване. Второ, адитивната-субтрактивна хибридна обработка ще бъде интегрирана в същото оборудване. След формоване с един-настройка за отпечатване, вграденият-модул за микро-фрезоване автоматично завършва прецизното подрязване и полирането на повърхността, осъществявайки-обработка на едно спиране от дигитален модел до завършен прецизен детайл. Трето, ще бъде пуснато преносимо миниатюрно пет{15}}оборудване, адаптиращо се към -изискванията за бързо създаване на прототипи на място за сценарии за строително инженерство, медицинско спасяване на място и научни изследвания на открито, разширявайки цялостно границата на приложение на дигиталното производство с една-настройка.

 

Заключение и CTA

Елиминирането на повтарящото се позициониране на затягане на детайла е неизбежна тенденция за надграждане на прецизното цифрово производство и технологията за 3D печат с пет-оси за настолни компютри за първи път реализира това търсене на достъпна цена за настолни компютри. Той не само цялостно подобрява точността на обработката, производствената ефективност и механичните характеристики на частите, но също така значително намалява корпоративните дългосрочни-оперативни разходи и техническия праг.

Като професионален китайски много{0}}производител на оборудване за производство на добавки с богат опит в промишлената проверка,Shaoxing Xinshan Science Technology Co., Ltdнастоява да приеме практическите производствени изисквания на клиентите като основа за непрекъснато оптимизиране на производителността на продукта и глобалната система за след{0}}продажбено обслужване. Добре дошли на глобални корпоративни купувачи, мениджъри по доставки на университетски лаборатории и индустриални дистрибутори да посетят нашия официален уебсайтxslightings.comза да изтеглите техническите спецификации на оборудването, да гледате видеоклипове за единични-настройки за печат и да кандидатствате за безплатно пробно тестване за печат. Нашият международен бизнес екип ще ви предостави персонализирани производствени решения в рамките на 24 работни часа.