アディティブ マニュファクチャリング:新たな原動力

モーション コントロール テクノロジ、ロボット工学、および電力変換の採用は、今日のアディティブ マニュファクチャリングの急速な成長の主要な原動力です。デジタル設計データを利用して、材料を層ごとにボトムアップで融合することにより (3D プリント) 固体の 3 次元オブジェクトを作成するこの非伝統的なプロセスは、航空宇宙、自動車、ファッションなどのさまざまな業界の企業に変革をもたらす結果にも貢献しています。 、ライフ サイエンス、消費財が今日実現しています。

ますます複雑化

業界の初期の 3D プリント プロトタイプから、工業製品の本格的な生産者としての新たな役割に至るまで、積層造形 (AM) の範囲は急速に変化しています。かつてはプラスチックに限定されていましたが、今日の技術では、セラミック、複合材料、金属、ポリマー、ハイブリッド材料などの物質を扱うことができます。全体として、アディティブ アプリケーションでは 100 を超える材料を使用することができ、工作機械の治具や完全生産金型など、より洗練された耐久性のあるオブジェクトの製造への道が開かれます。

しかし、革新的なブレークスルーと豊富な成長にもかかわらず、完成したコンポーネントを大量に製造したいエンドユーザーがアディティブ装置を実行できるようにするために必要な速度レベルを達成するには、さらに多くの作業を行う必要があります。しかし、高速化に必要な急進的なブーストは、仕上げ部品の品質を犠牲にして実現することはできません。これは、業界に大きな疑問を投げかけています:品質を維持しながら、アディティブ マニュファクチャリングを実現するために、迅速さの本質的な飛躍はどこから来るのでしょうか?

最終的な答えは複数の情報源から得られるかもしれませんが、理想的な解決策を探すのに最適な場所は、モーション コントロールが提供できる改善です。

今日のアディティブ マニュファクチャリングにおけるモーション コントロール

通常、アディティブ テクノロジーのモーション コントロールについて考えるとき、エクストルーダーが印刷ベッドを横切って移動する速さを思い浮かべます。これは確かに産業の方程式の重要な部分ですが、考慮すべき点は他にもあります。たとえば、さまざまな物理特性を持つ多種多様な材料を同じ押出機でうまく移動させることは、モーション コントロールのもう 1 つの形態であり、長期的な産業生産性にとって非常に重要な要素です。

アディティブ マニュファクチャリングの使用が増えるにつれて、主流の生産における機械加工の問題を克服するためのツール セットと業界標準の必要性も高まります。たとえば、部品の品質を維持しながら機械の速度を上げたいという要求は、工業用グレードのプリンターの開発と改良を促しました。

AM の開始時に、小型のデスクトップ フレームは、安価なステッピング モーターを駆動する愛好家向けのコントロールによって制御されていました。このアプローチには、パワーと信頼性が欠けていました。この 2 つは、主流のコンポーネントの生産に大いに必要です。

今日、アディティブ マニュファクチャリングは、高性能のマシン コントローラ、高度なサーボ システム、およびロボット技術を利用して、製品の品質を向上させ、部品の生産を促進しています。より具体的には、すべての軸 (押出機を含む) でステッピング モーターに対して高解像度のフィードバックを備えたサーボ制御を使用する 3D プリンターは、すべての軸で高速の位置、速度、およびトルク制御を可能にし、ジャム検出を備えたより高速で一貫したフローを提供します。

圧倒的なメリット

タービン コンポーネントからスポーツ シューズ、歯冠から新築住宅まで、企業は多くの利点を得るために、付加製造用の産業レベルのモーション コントロール システムに目を向けています。

• 柔軟で多様な部品製造能力
• 生産稼働時間の改善
• 生産効率の向上 (つまり、全体的に使用される原材料の削減)
• 製造コストの削減

さらに、モーション コントロール テクノロジと産業用ロボット オートメーションを組み合わせたメーカーは、複雑な要求を満たす独自の製品を生産できる工場を作るために必要な柔軟性を体験できます。

革新的なテクノロジー

積層造形プロセス中の複数の可動部品と周辺機器の調整は、効果的な生産の鍵です。これが、Yaskawa America Inc. のドライブ &モーション部門の専門家とエンジニアが革新的な機械制御とサーボ システム技術を設計した理由の 1 つです。

• MP3300iec モーション コントローラーと Sigma-7 ファミリーのサーボ モーターは、G コード プログラムと滑らかな運動学的モーション プロファイルを実行しながら、主流のアディティブ プロダクションを駆動するために必要な高速性能と精度を発揮します。
• 生産性は不可欠ですが、柔軟性も同様に重要でなければなりません。この必要性が、Yaskawa の MP3300iec コントローラーに組み込まれた機能である Singular Control の起源であり、同じプログラミングを使用して、6 軸ロボットからロボット ガントリーおよび単一サーボ軸まで、同じデバイスからあらゆるものを管理します。 Singular Control を使用すると、ロボット プログラミングのスペシャリストを雇う必要なく、ユーザーは積層造形スペース内で複数のマシン タイプとモーション分野をプログラミングできます。
• 次の革命は、ほとんどのアディティブ マニュファクチャリング システムの心臓部であるサーボからもたらされます。 Sigma-7 モーターと SERVOPACK アンプは、Yaskawa マシン コントローラーと簡単に組み合わせてモーション オートメーション システムを作成し、速度、精度、信頼性を目に見える形で向上させます。たとえば、ある企業のインテリジェントな産業用 3D プリンターは、毎秒 1 メートルの転送時間で、毎秒 350 ミリメートルで 3D 印刷を行っています。これにより、プリンターの動きと所有者の最終的な収益の両方で、明確にわかる違いが生まれます。

継続的なイノベーション

2017 年の Wohler のレポート は、材料機器の現在の市場規模が 70 億ドルであると推定しており、この需要は今後数年間で年間 17% の成長率で成長する可能性があります。この予測が実現するためには、さまざまな業界で商品や製品の主流生産を改善するための重要な領域があります。

MP3300iec モーション コントロールとリニア モーター技術の組み合わせに関する継続的な研究により、3D プリンティングの速度と精度の向上に対するニーズに対応できるようになります。また、ロボット 3D プリンティングに MP3300iec Singular Control を使用することに関するさらなる発見は、表面仕上げ、マテリアル ハンドリング、挿入、検査などの用途にロボット アームを使用して二次プロセスを改善するのに役立ちます。

アディティブ マニュファクチャリングの技術とプロセスは、製品を設計および製造するためのまったく異なる方法を提供します。より多くの研究と開発により、この製造方法はこれまでで最も価値のある製造形態になる準備ができており、かつては想像を絶する方法で産業に革命をもたらしています.

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