Manufatura aditiva:uma nova força motriz

A adoção da tecnologia de controle de movimento, robótica e conversão de energia são os principais impulsionadores do rápido crescimento atual da manufatura aditiva. Este processo não tradicional de utilização de dados de design digital para criar objetos tridimensionais sólidos, fundindo materiais camada por camada de baixo para cima (impressão 3D) também está contribuindo para os resultados transformadores de empresas em diversos setores, como aeroespacial, automotivo, moda , ciências da vida e produtos de consumo estão percebendo hoje.

Crescente Complexidade

Desde os primeiros dias da indústria de protótipos de impressão 3D até seu papel emergente como produtor em larga escala de produtos industriais, o escopo da manufatura aditiva (AM) está mudando rapidamente. Antes limitada aos plásticos, a tecnologia atual agora pode lidar com substâncias como cerâmicas, compósitos, metais, polímeros e materiais híbridos. No geral, mais de uma centena de materiais podem ser usados ​​em aplicações aditivas, abrindo caminho para a produção de objetos mais sofisticados e duráveis, como acessórios para máquinas-ferramenta e moldes de produção completa.

Apesar dos avanços inovadores e do crescimento abundante, no entanto, mais trabalho precisa ser feito para atingir o nível de velocidade necessário para tornar o equipamento aditivo viável para usuários finais que desejam fabricar componentes acabados em grandes volumes. Mas o aumento radical necessário para maior velocidade não pode prejudicar a qualidade da peça de acabamento. Isso coloca uma grande questão à indústria:de onde vem o salto essencial em rapidez, mantendo a qualidade, para a manufatura aditiva?

Embora a resposta final possa vir de várias fontes, o melhor lugar para procurar uma solução ideal é nas melhorias que o controle de movimento pode oferecer.

Controle de movimento na manufatura aditiva hoje

Quando as pessoas normalmente pensam em controle de movimento em tecnologia aditiva, elas visualizam a rapidez com que uma extrusora pode se mover em uma mesa de impressão. Embora esta seja certamente uma parte importante da equação industrial, há mais a considerar. Por exemplo, mover com sucesso uma grande variedade de materiais com uma variedade de propriedades físicas através da mesma extrusora é simplesmente outra forma de controle de movimento – e excepcionalmente crítico para a produtividade industrial de longo prazo.

À medida que cresce o uso da manufatura aditiva, cresce também a necessidade de conjuntos de ferramentas e padrões industriais para superar os problemas de usinagem da produção convencional. Por exemplo, a demanda por maior velocidade da máquina, mantendo a qualidade da peça, levou ao desenvolvimento e aprimoramento de impressoras de nível industrial.

No início do AM, pequenos quadros de desktop eram comandados por controles de nível amador, acionando motores de passo baratos. Essa abordagem carecia de poder e confiabilidade – duas coisas que são extremamente necessárias para a produção de componentes convencionais.

Hoje, a manufatura aditiva utiliza controladores de máquina de alto desempenho, sistemas servo avançados e tecnologia robótica para aprimorar a qualidade do produto e aumentar a produção de peças. Mais especificamente, as impressoras 3D que usam servocontrole com feedback de alta resolução versus motores de passo em todos os eixos (incluindo a extrusora) permitem posição de alta velocidade, controle de velocidade e torque em todos os eixos, o que fornece fluxo consistente mais rápido com detecção de atolamento.

Benefícios esmagadores

De componentes de turbina a calçados esportivos e coroas dentárias a novas residências, as empresas estão se voltando para sistemas de controle de movimento de nível industrial para manufatura aditiva para obter muitos benefícios:

• Recursos flexíveis e diversificados de fabricação de peças
• Tempo de atividade de produção aprimorado
• Aumento da eficiência da produção (ou seja, redução no uso geral de matérias-primas)
• Custos de fabricação mais baixos

Além disso, os fabricantes que combinam tecnologias de controle de movimento com automação robótica industrial podem experimentar a flexibilidade necessária para criar fábricas capazes de produzir produtos exclusivos que atendam a demandas complexas.

Tecnologia Inovadora

A coordenação de várias partes móveis e equipamentos periféricos durante o processo de manufatura aditiva é fundamental para uma produção eficaz. Esta é uma das razões pelas quais os especialistas e engenheiros da Yaskawa America Inc., Drives &Motion Division, projetaram tecnologia inovadora de controle de máquina e sistema servo:

• O controlador de movimento MP3300iec e a família Sigma-7 de servomotores liberam o desempenho de alta velocidade e a precisão necessária para impulsionar a produção aditiva convencional, enquanto executam programas de código G e perfis de movimento cinemáticos suaves.
• A produtividade é essencial, mas a flexibilidade deve ter igual importância. Essa necessidade é a gênese do Singular Control, a capacidade incorporada ao controlador MP3300iec da Yaskawa para gerenciar qualquer coisa, desde robôs de seis eixos até pórticos robóticos e eixos de servo único do mesmo dispositivo, usando a mesma programação. O Singular Control permite que os usuários programem vários tipos de máquinas e disciplinas de movimento dentro do espaço de manufatura aditiva, sem a necessidade de contratar um especialista em programação de robôs.
• A próxima revolução vem do servo, que é o coração da maioria dos sistemas de manufatura aditiva. Motores Sigma-7 e amplificadores SERVOPACK emparelham-se facilmente com controladores de máquina Yaskawa para criar sistemas de automação de movimento, proporcionando melhorias visíveis em velocidade, precisão e confiabilidade. Por exemplo, as impressoras 3D industriais inteligentes de uma empresa estão fornecendo impressão 3D a 350 milímetros por segundo, com um tempo de transferência de um metro por segundo. Isso cria uma diferença que você pode ver claramente, tanto no movimento da impressora quanto nos resultados financeiros do proprietário.

Inovação Contínua

O Relatório Wohler de 2017 estima que haja atualmente um mercado de $ 7 bilhões para equipamentos de materiais, e essa demanda provavelmente crescerá a uma taxa de crescimento anual de 17% nos próximos anos. Para que essa previsão se torne realidade, existem áreas-chave para melhorias na produção convencional de bens e produtos em diversas indústrias.

A pesquisa contínua na combinação de controle de movimento MP3300iec com tecnologia de motor linear buscará atender à necessidade de maior velocidade e precisão para impressão 3D. E mais descobertas sobre o uso do MP3300iec Singular Control para impressão 3D robótica ajudará a refinar os processos secundários usando braços robóticos para aplicações como acabamento de superfície, manuseio de materiais, inserção e inspeção.

As tecnologias e processos de manufatura aditiva fornecem uma maneira completamente diferente de projetar e fabricar produtos. Com mais pesquisa e desenvolvimento, este método de produção está preparado para ser a forma de fabricação mais valiosa até agora, revolucionando as indústrias de maneiras que antes estavam além da imaginação.

Venha aprender mais!

Em novembro, não deixe de visitar o estande da Yaskawa (nº C11414) na FABTECH, de 6 a 8 de novembro no Georgia World Congress Center em Atlanta, IL, para aprender mais sobre manufatura aditiva e ver uma demonstração de impressão 3D ao vivo, apresentando nosso produto mais rápido (350 mm/s para imprimir, 1000 mm/s rápido e aceleração 4G) da indústria!