Przyszłe trendy w 5-osiowym druku 3D z komputerów stacjonarnych w inteligentnej produkcji i produkcji cyfrowej

Wstęp

Przemysł 4.0, produkcja zindywidualizowana i lekka konstrukcja napędzają popyt na bardziej elastyczne technologie produkcyjne w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, biomedycznym, robotyce i optoelektronice. Tradycyjne metody produkcji, takie jak obróbka CNC, formowanie wtryskowe i tłoczenie, są ograniczone wysokimi kosztami oprzyrządowania, długimi cyklami produkcyjnymi, odpadami materiałowymi i trudnościami w wytwarzaniu złożonych konstrukcji.

Konwencjonalny druk 3D FDM i SLA usprawnia szybkie prototypowanie, ale wciąż napotyka ograniczenia wynikające z osadzania warstw-po-warstwie, w tym wymagania dotyczące podpór, defekty powierzchni i słaba wytrzymałość międzywarstwowa.

Aby sprostać tym wyzwaniom, 5-osiowe wytwarzanie przyrostowe zapewnia większą swobodę projektowania, zoptymalizowane ścieżki drukowania i lepszą wydajność konstrukcyjną. Założona w 2009 roku firma Shaoxing Xinshan Science Technology Co., Ltd, w wyniku wieloletnich badań i rozwoju w zakresie sterowania ruchem, technologii optycznej i wytwarzania przyrostowego, opracowała stacjonarne 5-osiowe systemy druku 3D, wspierając zaawansowane prototypowanie i inteligentne aplikacje produkcyjne.

Aktualny stan druku 3D na komputerze stacjonarnym 5-osiowym

Obecnie technologia wieloosiowego-wytwarzania przyrostowego znajduje się na etapie szybkiego wdrożenia komercyjnego w globalnej dziedzinie inteligentnej produkcji. Tradycyjne rozwiązania z dodatkami planarnymi od dawna były ograniczone przez stałą-logikę układania warstw i nie są już w stanie zaspokoić zapotrzebowania na-precyzyjne i złożone dostosowywanie strukturalne w produkcji cyfrowej. Zminiaturyzowane rozwiązania w zakresie-formowania wieloosiowego stopniowo trafiają do laboratoriów badawczo-rozwojowych przedsiębiorstw, ośrodków innowacji przemysłowych i uniwersyteckich platform badawczych. Cała branża przechodzi od-szybkiego prototypowania jednofunkcyjnego do zintegrowanej cyfrowej weryfikacji procesów. Obecne cechy rynku to niski próg wdrożenia komputerów stacjonarnych, ciągła optymalizacja algorytmów sterowania ruchem i stopniowe rozszerzanie kompatybilności materiałowej, tworząc stan przejściowy od zastosowań niszowych do popularyzacji przemysłowej.

Co to jest 5-osiowy pulpit 3D?

Podstawowa zasada działania

Zasadniczy przełom w druku pięcioosiowym w porównaniu z tradycyjnym drukiem planarnym polega na przekształceniu osadzania materiału pod jednym-kątem w dowolne przestrzenne formowanie konforemne w oparciu o charakterystykę geometryczną przedmiotu obrabianego. Kompletną logikę działania niezależnie opracowanego sprzętu Xinshan można podzielić na cztery podstawowe ogniwa: wstępne przetwarzanie modelu cyfrowego, adaptacyjne obliczenia nie-planarnego cięcia, wieloosiowe-sterowanie ruchem synchronicznego połączenia oraz-kompensacja błędu trajektorii w czasie rzeczywistym podczas drukowania.

Po pierwsze, użytkownicy importują pliki projektów STL, STEP i inne uniwersalne pliki projektów 3D wygenerowane przez SolidWorks, UG, Fusion 360 i inne popularne oprogramowanie CAD do wbudowanego-inteligentnego systemu krojenia. W odróżnieniu od warstw poziomych o stałej-grubości stosowanej w zwykłym oprogramowaniu do krojenia, opatentowany algorytm firmy Xinshan automatycznie identyfikuje wystające powierzchnie, wewnętrzne wnęki, zakrzywione profile i{5}}obszary konstrukcyjne modelu nośne, oblicza optymalny wektor normalny osadzania materiału dla każdej cechy geometrycznej i dzieli cały przedmiot obrabiany na ciągłe, przestrzenne zakrzywione warstwy, a nie na dyskretne poziome plasterki. System priorytetowo traktuje układanie ścieżek ułożenia włókien wzdłuż kierunku przenoszenia naprężeń wewnętrznych części, co zasadniczo eliminuje defekty wiązania międzywarstwowego w druku planarnym.

Po drugie, podczas całego procesu drukowania dwie osie obrotowe zainstalowane pod platformą drukującą dynamicznie dostosowują kąt pochylenia i pozycję obrotu przedmiotu obrabianego w czasie rzeczywistym synchronicznie z ruchem osi dysz liniowych X/Y/Z. Podczas drukowania zawieszonych zakrzywionych struktur, zamkniętych kanałów odprowadzających ciepło i elementów z głębokim podcięciem, sprzęt zawsze utrzymuje powierzchnię formującą w optymalnym kącie osadzania wynoszącym 30 stopni -40 stopni w stosunku do dyszy wytłaczającej, dzięki czemu najbardziej złożone kształty geometryczne można ukończyć bez żadnych dodatkowych materiałów pomocniczych. W przypadku pojedynczych bardzo dużych zwisających części, które wymagają częściowego podparcia, zużycie materiałów eksploatacyjnych jest zmniejszone o ponad 45% w porównaniu z tradycyjnymi drukarkami, a usunięcie podpór nie pozostawia rys na zakrzywionych powierzchniach.

Po trzecie, wbudowany-w pętli zamkniętej-system sterowania serwomechanizmem obsługuje kompensację błędów w czasie rzeczywistym-na poziomie mikronów. Rama z odlewanego aluminium o-sztywności-skutecznie tłumi drgania mechaniczne powstające podczas-szybkiego ruchu wieloosiowego-połączeń, zapewniając powtarzalną dokładność pozycjonowania wynoszącą ±0,008 mm w przypadku-długoterminowego drukowania ciągłego. Wszystkie parametry ruchu można regulować jednym kliknięciem w zależności od różnych typów materiałów eksploatacyjnych, w tym PLA, ABS, PETG, włókien wzmocnionych włóknem węglowym,-wysokotemperaturowych tworzyw konstrukcyjnych i elastycznych materiałów TPU, co znacznie obniża próg debugowania dla inżynierów nieposiadających profesjonalnego-przeszkolenia w zakresie operacji wieloosiowych.

Skoncentrowane podstawowe zalety techniczne uporządkowane przez techniczny zespół badawczo-rozwojowy Xinshan są następujące:

1. Całkowita eliminacja anizotropii druku: osadzanie materiału następuje zgodnie z rozkładem naprężeń, wytrzymałość drukowanych elementów na rozciąganie wzrasta 2–6 razy w identycznych warunkach materiałów eksploatacyjnych, nadaje się do części funkcjonalnych przenoszących obciążenie dynamiczne;
2. Obsługa-swobodnego formowania w przypadku najbardziej złożonych geometrii: oszczędność kosztów materiałów eksploatacyjnych, zmniejszenie-nakładu pracy po obróbce końcowej, zachowanie gładkiej, zakrzywionej tekstury powierzchni;
3. Zintegrowane,-częściowe formowanie zamkniętych kanałów wewnętrznych: tradycyjne drukarki nie są w stanie wyczyścić resztek podpór wewnątrz całkowicie zamkniętych wnęk, podczas gdy drukowanie w pięciu-osiach dokładnie rozwiązuje ten problem, szeroko stosowane w rurociągach chłodzenia samochodów i prototypach kolektorów hydraulicznych;
4. Możliwość dostosowania do układu kierunkowego materiału z włókien kompozytowych: Precyzyjna kontrola kierunków układania włókien węglowych i szklanych, aby zmaksymalizować współczynnik lekkości i wytrzymałości;
5. Kompaktowy układ pulpitu: zajmuje tylko 0,7 metra kwadratowego powierzchni do umieszczenia, można go wdrożyć w pomieszczeniach biurowych, laboratoriach uniwersyteckich i małych warsztatach badawczo-rozwojowych bez specjalnej transformacji fabryki.

Zalety techniczne

Po pierwsze, przełamuje ograniczenia w zakresie formowania płaszczyzn i umożliwia swobodną przestrzenną produkcję złożonych cech geometrycznych, znacznie poszerzając granicę drukowalności przemysłowych części konstrukcyjnych. Po drugie, eliminuje powtarzające się błędy mocowania i pozycjonowania, poprawia ogólną spójność wymiarową i integralność strukturalną części. Po trzecie, optymalizuje rozkład naprężeń wewnętrznych formowanych komponentów, skutecznie poprawiając defekty anizotropowe tradycyjnego formowania laminowanego. Po czwarte, zmniejsza marnotrawstwo materiałów i obciążenie pracą-przetwarzania końcowego, znacznie poprawiając efektywność iteracji prototypu cyfrowego. Po piąte, obsługuje bezproblemowe dokowanie z systemami cyfrowych bliźniaków i platformami projektowania generatywnego, tworząc-inteligentny proces produkcyjny w zamkniętej pętli, od symulacji projektu po weryfikację fizyczną.
 

Wartość zastosowania branżowego

W obecnym systemie technicznym nadal występują oczywiste wąskie gardła w branży. Pierwszą z nich jest duża złożoność obliczeniowa wielo-algorytmów wycinania osi, która wymaga-wydajnej obsługi obliczeniowej w przypadku złożonej dekompozycji modelu. Drugim problemem jest niewystarczająca stabilność długotrwałego-ciągłego ruchu połączeń, co może powodować niewielkie odchylenie trajektorii w-wysokiej precyzji produkcji. Po trzecie, zakres adaptacji materiałów nie jest jeszcze w pełni dojrzały, a specjalne materiały kompozytowe nadal wymagają debugowania ukierunkowanych parametrów procesu. Po czwarte, w branży brakuje ujednoliconych standardów procesów, co skutkuje niespójną jakością formowania w różnych scenariuszach zastosowań.
 

Przyszły kierunek rozwoju

W ciągu najbliższych trzech do pięciu lat branża rozwinie się w kierunku produkcji adaptacyjnej opartej na sztucznej inteligencji, otwartej kompatybilności ekologicznej i integracji przetwarzania hybrydowego. Inteligentne algorytmy będą realizować automatyczną identyfikację

Wnioski i wezwanie do działania

Biurkowy druk 3D w 5 osiach to nie tylko techniczne ulepszenie tradycyjnego druku 3D, ale rewolucyjne przekształcenie cyfrowego projektowania produktów i elastycznej logiki produkcji. Uwalnia kreatywność projektową inżynierów od ograniczeń przetwarzania, zmniejsza koszty badań i rozwoju oraz cykle iteracyjne dla globalnych przedsiębiorstw produkcyjnych i instytucji badawczych, a także stanowi solidny fundament techniczny dla kompleksowej popularyzacji cyfrowej produkcji Przemysłu 4.0.

Jako zaufany chiński dostawca dodatków do komputerów stacjonarnych z ponad 17-letnim doświadczeniem technicznym,Shaoxing Xinshan Science Technology Co., Ltdbędzie nadal inwestować w badania i rozwój technologii wieloosiowych rdzeni drukujących, optymalizować wydajność produktów i globalny-system obsługi posprzedażnej oraz zapewniać partnerom na całym świecie niezawodne,-oszczędne-kosztowe rozwiązania w zakresie druku pięcioosiowego. Jeśli chcesz otrzymać szczegółowe broszury dotyczące parametrów sprzętu, filmy przedstawiające zastosowania branżowe, konsultacje dotyczące niestandardowych rozwiązań i zasady współpracy z wyłącznymi dystrybutorami, prześlij swoje wymagania za pośrednictwem naszej oficjalnej strony internetowejxslightings.com, a nasz profesjonalny międzynarodowy zespół sprzedaży odpowie Ci w ciągu 24 godzin.