Unternehmen T, das 3D-Drucker entwickelt und herstellt, hat sich in Erwartung einer Marktexpansion auf die Entwicklung von High-End-3D-Druckern konzentriert. Herr U, Gruppenleiter der Designabteilung, sagt:
„Der Markt für 3D-Drucker boomte in den letzten Jahren. Im Jahr 2009 liefen die Patente für FDM (Fused Deposition Modeling)* aus, und im Jahr 2014 liefen die Patente für SLS (Pulversintern)* aus, die bei High-End-3D-Druckern üblich sind Mit Ablauf der Frist drängen immer mehr Hersteller auf den Markt.
In den USA wurde ein Förderprogramm zur Förderung der Forschung und Entwicklung von 3D-Druckern eingerichtet, und ein ähnliches Förderprogramm ist in Europa geplant. Daher wird erwartet, dass der Markt in Zukunft weiter wachsen wird. ”
*FDM (Fused Deposition Modeling): Methode zur Modellierung von Fused Deposition. Dreidimensionale Formen entstehen, indem Harz bei hohen Temperaturen geschmolzen und geschichtet wird.
* SLS (Selective Laser Sintering): Pulversinterverfahren. Der Laser bestrahlt Harz- oder Metallpulver, um es zu sintern.
Da dadurch der Prototyping- und Evaluierungsprozess für Produkte erheblich verkürzt werden kann, hat Unternehmen T an der Entwicklung eines 3D-Druckers gearbeitet, der die Entwicklungszeit für Benutzer verkürzt und zu einer gesteigerten Wettbewerbsfähigkeit beiträgt.
„Um im harten Wettbewerb zu bestehen, mussten wir einen 3D-Drucker mit noch höherer Präzision entwickeln. Die Präzision eines 3D-Druckers beruht auf der reibungslosen Bewegung der XY-Achsen und der Synchronisation des Öffnens und Schließens der Düsen. Wir hatten versucht, uns zu verbessern.“ Durch die Konfiguration eines Servosystems mit einer SPS und Impulsfolge-I/O waren wir jedoch an unsere Grenzen gestoßen, um eine präzise und qualitativ hochwertige Modellierung zu erreichen. Wir dachten darüber nach, für jeden Aktuator eine Gantry-Struktur zu verwenden „X- und Y-Achsen, aber um das zu erreichen, brauchten wir ein Servosystem mit besserer Synchronisationsleistung und geringeren Vibrationen als zuvor.“ (Herr U)
Es gab auch Probleme mit zunehmender Geschwindigkeit.
„Wir wollten die Zykluszeit verkürzen, indem wir die Druckgeschwindigkeit erhöhen. Wenn wir jedoch einfach versuchen würden, die Geschwindigkeit zu erhöhen, würden beim Beschleunigen und Abbremsen Vibrationen auftreten. Wir können es uns nicht leisten, die Druckqualität zu reduzieren. Ich kann nicht gehen.“
Um uns von anderen Unternehmen abzuheben, wollten wir außerdem die Druckfläche vergrößern, ohne die Größe des aktuellen Modells zu ändern. ” (Herr U)
Es gab viele Herausforderungen, beispielsweise wie man in kürzerer Zeit eine qualitativ hochwertige, hochdichte und hochauflösende Modellierung erreichen kann.
Um eine Lösung für diese Probleme zu finden, besuchte Herr U eine Ausstellung und beriet sich hierzu mit SANYO DENKI CO., LTD.. Ein Vertriebsmitarbeiter SANYO DENKI CO., LTD. besuchte anschließend Unternehmen T, bestätigte die detaillierten Anforderungen und schlug anschließend SANMOTION R ADVANCED MODEL vor, AC-Servosysteme mit einer EtherCAT-Schnittstelle.
„AC-Servosysteme basierte auf den Kommunikationsspezifikationen des offenen Netzwerks EtherCAT. EtherCAT verfügt über einen Hochgeschwindigkeits-Kommunikationszyklus von bis zu 0,125 ms, sodass Positionsbefehle unterteilt werden können, wodurch die Geräte reibungslos funktionieren. Darüber hinaus verbessert die Synchronisierungsfunktion für Positionsrückmeldungen die Steuerbarkeit der Mehrachsensynchronisierung. Darüber hinaus reduziert die Ruckprofilfunktion die Vibrationen beim Beschleunigen, Abbremsen und Anhalten und verbessert so die Positioniergenauigkeit. Wir freuen uns auch darauf, die Taktzeit zu verkürzen.“ (Herr U)
Unternehmen T beschloss sofort, es anhand einer tatsächlichen Maschine zu testen.
„Nach einer Evaluierung ist es uns gelungen, die Genauigkeit der Kopfeinheit um 30 % zu verbessern. Wir sind zuversichtlich, dass wir eine Hochgeschwindigkeits- und hochauflösende Modellierung erreichen können. Außerdem ist der Antriebsteil kleiner als beim aktuellen Modell, also haben wir „Es ist uns gelungen, die Präzision der Kopfeinheit um 30 % zu verbessern. Es ist uns gelungen, den Druckraum bei gleicher Größe wie die Maschine um 15 % zu vergrößern.“ (Herr U)
Außerdem geht Herr U auf zukünftige Entwicklungen ein.
„Aufgrund der Übertragungsgeschwindigkeit der EtherCAT-Kommunikation und der Flexibilität der Verbindungsmethode erwägen wir, ein Modell zu entwickeln, das mit einem Hauptcontroller an mehrere 3D-Drucker angeschlossen werden kann und verschiedene Teile gleichzeitig druckt, falls dies in Zukunft erforderlich sein sollte. Das Modell, das wir dieses Mal entwickelt haben, war ein Spitzenmodell, aber auch die private Nutzung breitet sich auf dem Markt aus. SANYO DENKI CO., LTD. verfügt über ein vielfältiges Sortiment, darunter ein Closed-Loop Schrittsysteme und ein AC-Servosysteme mit 48-V-DC-Eingang, die sich ideal für das High-End-Modell für die private Nutzung eignen, das wir in Zukunft entwickeln möchten. Wir freuen uns darauf, in Zukunft weitere Vorschläge von SANYO DENKI CO., LTD. zu sehen.“
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