Fabrication additive :une nouvelle force motrice

L'adoption de la technologie de contrôle de mouvement, de la robotique et de la conversion de puissance sont les principaux moteurs de la croissance rapide actuelle de la fabrication additive. Ce processus non traditionnel d'utilisation de données de conception numériques pour créer des objets tridimensionnels solides en fusionnant des matériaux couche par couche de bas en haut (impression 3D) contribue également aux résultats transformateurs des entreprises de divers secteurs, tels que l'aérospatiale, l'automobile, la mode , les sciences de la vie et les produits de consommation réalisent aujourd'hui.

Complexité croissante

Depuis les débuts de l'industrie des prototypes d'impression 3D jusqu'à son rôle émergent de producteur à grande échelle de produits industriels, la portée de la fabrication additive (FA) évolue rapidement. Autrefois limitée aux plastiques, la technologie actuelle peut désormais traiter des substances telles que la céramique, les composites, les métaux, les polymères et les matériaux hybrides. Dans l'ensemble, plus d'une centaine de matériaux peuvent être utilisés dans des applications additives, ouvrant la voie à la production d'objets plus sophistiqués et durables, tels que des montages de machines-outils et des moules de production complets.

Malgré des percées innovantes et une croissance abondante, cependant, il reste encore du travail à faire pour atteindre le niveau de vitesse requis pour rendre l'équipement additif viable pour les utilisateurs finaux souhaitant fabriquer des composants finis en gros volumes. Mais, le coup de pouce radical nécessaire pour une plus grande vitesse ne peut pas se faire au détriment de la qualité de la pièce de finition. Cela place l'industrie devant une grande question :d'où vient le saut essentiel dans la rapidité, tout en maintenant la qualité, pour que la fabrication additive vienne ?

Bien que la réponse ultime puisse provenir de plusieurs sources, le meilleur endroit pour rechercher une solution idéale est dans les améliorations que le contrôle de mouvement peut apporter.

Contrôle de mouvement dans la fabrication additive aujourd'hui

Lorsque les gens pensent généralement au contrôle de mouvement dans la technologie additive, ils visualisent à quelle vitesse une extrudeuse peut se déplacer sur un lit d'impression. Bien qu'il s'agisse certainement d'une partie importante de l'équation industrielle, il y a plus à considérer. Par exemple, déplacer avec succès une grande variété de matériaux avec une gamme de propriétés physiques à travers la même extrudeuse est simplement une autre forme de contrôle de mouvement - et une exceptionnellement critique pour la productivité industrielle à long terme.

À mesure que l'utilisation de la fabrication additive se développe, le besoin d'ensembles d'outils et de normes industrielles pour surmonter les problèmes d'usinage pour la production courante augmente également. Par exemple, la demande d'une vitesse de machine accrue tout en maintenant la qualité des pièces a incité le développement et l'amélioration des imprimantes de qualité industrielle.

Au début de la FA, les petits cadres de bureau étaient commandés par des commandes de qualité amateur, entraînant des moteurs pas à pas peu coûteux. Cette approche manquait de puissance et de fiabilité, deux éléments indispensables à la production de composants grand public.

Aujourd'hui, la fabrication additive utilise des contrôleurs de machine hautes performances, des systèmes d'asservissement avancés et une technologie robotique pour améliorer la qualité des produits et stimuler la production de pièces. Plus précisément, les imprimantes 3D qui utilisent une servocommande avec rétroaction haute résolution par rapport aux moteurs pas à pas sur tous les axes (y compris l'extrudeuse) permettent un contrôle à grande vitesse de la position, de la vitesse et du couple sur tous les axes, ce qui fournit un flux constant plus rapide avec détection de bourrage.

Avantages écrasants

Des composants de turbine aux chaussures de sport, des couronnes dentaires aux nouvelles maisons, les entreprises se tournent vers les systèmes de contrôle de mouvement de niveau industriel pour la fabrication additive afin d'obtenir de nombreux avantages :

• Capacités de fabrication de pièces flexibles et diversifiées
• Amélioration de la disponibilité de la production
• Amélioration de l'efficacité de la production (c'est-à-dire réduction des matières premières utilisées dans l'ensemble)
• Réduction des coûts de fabrication

De plus, les fabricants qui associent les technologies de contrôle de mouvement à l'automatisation robotique industrielle peuvent bénéficier de la flexibilité nécessaire pour créer des usines capables de produire des produits uniques répondant à des exigences complexes.

Technologie innovante

La coordination de plusieurs pièces mobiles et équipements périphériques pendant le processus de fabrication additive est la clé d'une production efficace. C'est l'une des raisons pour lesquelles les experts et les ingénieurs de Yaskawa America Inc., Drives &Motion Division, ont conçu une technologie innovante de commande de machine et de système d'asservissement :

• Le contrôleur de mouvement MP3300iec et la famille de servomoteurs Sigma-7 libèrent les performances et la précision à grande vitesse nécessaires pour piloter la production additive courante, tout en exécutant des programmes de code G et des profils de mouvement cinématique fluides.
• La productivité est essentielle, mais la flexibilité doit avoir la même importance. Ce besoin est à l'origine de Singular Control, la capacité intégrée au contrôleur MP3300iec de Yaskawa pour gérer tout, des robots à six axes aux portiques robotiques et aux axes à servo unique à partir du même appareil, en utilisant la même programmation. Singular Control permet aux utilisateurs de programmer plusieurs types de machines et disciplines de mouvement dans l'espace de fabrication additive, sans avoir besoin d'engager un spécialiste de la programmation de robots.
• La prochaine révolution vient du servo, qui est au cœur de la plupart des systèmes de fabrication additive. Les moteurs Sigma-7 et les amplificateurs SERVOPACK s'associent facilement aux contrôleurs de machine Yaskawa pour créer des systèmes d'automatisation de mouvement, offrant des améliorations visibles en termes de vitesse, de précision et de fiabilité. Par exemple, les imprimantes 3D industrielles intelligentes d'une entreprise offrent une impression 3D à 350 millimètres par seconde, avec un temps de transfert d'un mètre par seconde. Cela crée une différence que vous pouvez clairement voir, à la fois dans le mouvement de l'imprimante et dans les résultats de son propriétaire.

Innovation continue

Le rapport Wohler 2017 estime qu'il existe actuellement un marché de 7 milliards de dollars pour les équipements de matériaux, et cette demande devrait augmenter à un taux de croissance annuel de 17% dans les années à venir. Pour que cette prédiction se réalise, il existe des domaines clés à améliorer pour la production traditionnelle de biens et de produits dans diverses industries.

La poursuite des recherches sur la combinaison du contrôle de mouvement MP3300iec avec la technologie des moteurs linéaires visera à répondre au besoin d'une vitesse et d'une précision accrues pour l'impression 3D. Et, plus de découvertes sur l'utilisation de MP3300iec Singular Control pour l'impression 3D robotique aideront à affiner les processus secondaires utilisant des bras robotiques pour des applications telles que la finition de surface, la manutention, l'insertion et l'inspection.

Les technologies et processus de fabrication additive offrent une manière complètement différente de concevoir et de fabriquer des produits. Avec plus de recherche et de développement, cette méthode de production est en passe de devenir la forme de fabrication la plus précieuse à ce jour, révolutionnant les industries d'une manière qui dépassait autrefois l'imagination.

Venez en savoir plus !

En novembre, assurez-vous de visiter le stand Yaskawa (#C11414) à FABTECH, du 6 au 8 novembre au Georgia World Congress Center à Atlanta, IL, pour en savoir plus sur la fabrication additive et pour assister à une démonstration d'impression 3D en direct, mettant en vedette notre plus rapide (350 mm/s pour imprimer, 1000 mm/sec rapide et accélération 4G) imprimante dans l'industrie !