Pencetakan 3D Meningkatkan Otomatisasi dalam Pabrikasi Logam

Inspeksi bagian manual pada interval teratur menyebabkan sel turning otomatis ini jeda produksi. Mencetak 3D chute pengumpulan bagian untuk pengiriman di luar sel menghilangkan masalah tersebut. (Semua foto adalah milik Superior Metal Products, kecuali jika disebutkan lain.)

Setahun yang lalu, saya dapat mengunjungi Superior Metal Products di Omaha untuk menulis cerita tentang sel robotik kompleks di mana turning center twin-spindle Doosan TW2600 melakukan operasi facing pada keluarga komponen pompa cast iron ductile. Singkatnya, sel ini memiliki conveyor inbound yang memberi workpiece kepada robot FANUC yang memuatnya ke dalam mesin, kemudian memuat ulang bagian yang selesai dan menempatkannya pada keranjang.

Ini adalah sel pemesinan robotik kedua bengkel. Yang pertama, dipasang pada tahun 2018, menampilkan turning center Okuma LB3000 EXII yang berjalan tanpa pengawasan berkat unit robotic loading dan penyimpanan workpiece LoadAssistant dari Halter. Unit yang terkontain ini, yang dipasang di sebelah kiri pintu mesin, menampilkan robot FANUC dan tabel indexable dua sisi untuk menyimpan material blank dan bagian yang selesai, masing-masing. Operator dapat dengan aman mengakses setengah tabel untuk menghapus bagian yang selesai dan memuat blank baru sementara robot memanipulasi material untuk melayani mesin di setengah tabel lainnya.

Foto ini, yang saya ambil sebelum chute pengumpulan bagian ditambahkan, menunjukkan bagaimana operator harus memasuki area robot untuk mengakses bagian untuk diperiksa.

Pagar parsial memisahkan operator mesin dari bagian tabel penyimpanan yang dapat diakses robot. Namun, area di depan pintu mesin terbuka untuk memungkinkan operator mendekati mesin saat diperlukan. Ini mungkin karena laser scanner unit dapat mendeteksi saat operator mendekati area tersebut. Ia memicu robot untuk melambat saat orang memasuki zona lantai safety outer yang ditentukan dan berhenti jika orang memasuki zona inner yang lebih dekat ke mesin dan robot.

Selama bertahun-tahun, pengaturan ini telah memungkinkan Superior Metal Products untuk merealisasikan operasi mesin tanpa pengawasan yang cukup banyak. Namun, inspeksi bagian yang diperlukan pada interval yang ditentukan berarti operator harus memasuki zona safety untuk mengakses bagian untuk diukur, sementara mengganggu produksi secara sementara. Chute pengumpulan bagian plastik cerdas yang dicetak 3D di printer desktop bengkel dan dipasang pada pagar LoadAssistant telah menyelesaikan masalah itu. Robot sekarang dapat mejatuhkan bagian yang akan diperiksa ke dalam chute tempat operator dapat mengaksesnya di atas tray tanpa memasuki zona safety yang di-scan laser dan tanpa menghentikan produksi. Faktanya, ini hanya satu contoh bagaimana Superior Metal Products telah menggunakan printer 3D-nya untuk membuat item yang tidak hanya berguna di lantai bengkel tetapi mungkin lebih mudah dibuat daripada pemesinan tradisional.

Printing sebagai Alternatif untuk Pemesinan

Superior Metal Products menawarkan berbagai peralatan di fasilitas 30.000 kaki persegi-nya. Ini mencakup VMC, HMC dan turning center, serta peralatan hobbing, broaching, grinding, lapping, welding dan balancing. Printer plastik 3D bengkel, model desktop Lulzbot TAZ-6, dibeli pada akhir 2017.

Langkah pertama dalam pencetakan 3D adalah membuat model CAD bagian-bagian. Berikut adalah model komponen yang membentuk chute pengumpulan bagian.

Frank O’Connor, presiden Superior Metal Products, mengatakan bahwa meskipun ia tidak tahu tepatnya printer mungkin membantu mendukung kebutuhan bengkel, waktu terasa tepat untuk membeli dan bereksperimen dengannya. Sejak itu, bengkel telah mencetak sejumlah item yang telah terbukti berharga dalam mendukung berbagai proses pemesinan dan manufaktur di fasilitas-nya.

“Mengapa banyaknya penggunaan internal yang dapat dimiliki oleh bengkel mesin typikal untuk item yang dicetak 3D, katanya O’Connor. “Sementara benar bahwa beberapa item dapat diproses, memproduksi mereka melalui pencetakan 3D terkadang adalah jalur yang lebih mudah untuk diambil.”

Dia menjelaskan bahwa dengan pencetakan 3D, ia membuat model CAD bagian; mengatur beberapa parameter cetak, termasuk suhu, persentase infill (geometri internal) dan ketebalan dinding; menekan “print”; dan kembali nanti untuk menemukan bagian jadi di atas plate printer. Dengan pemesinan, ia harus membuat sketsa atau model CAD bagian yang sama; menulis program CNC (saat ini, printer 3D mungkin sedang mencetak bagian dan ia bisa beralih ke hal lain); menemukan dan memotong material blank; mengumpulkan alat potong dan mungkin perangkat workholding; menyiapkan mesin; dan, akhirnya, memeriksa bagian yang diproses. Ini tidak hanya menghabiskan waktunya tetapi juga waktu mesin yang sebaliknya dapat menjalankan bagian produksi.

“Saya tidak mengkritik pemesinan. Pemesinan jauh lebih keren daripada pencetakan 3D,” lelucon O’Connor. “Selain itu, kehidupan saya bergantung pada permintaan untuk bagian yang diproses. Tapi, untuk bagian satu satuan atau volume rendah yang dapat berfungsi dengan aman dan andal saat dibuat dari material yang dapat dicetak, pencetakan 3D adalah opsi yang baik.”

Di sini adalah bagian utama chute tengah cetak. Perhatikan support di tengah yang dihapus setelah cetak selesai.

Chute bagian dengan collection tray untuk sel Otuma otomatis adalah contoh yang baik. Pintu masuk chute berada di area terlindungi (di dalam pagar dan zona yang di-scan laser) dan pintu keluar di luar area tersebut. O’Connor mengatakan manfaatnya tidak hanya mencakup akses ke bagian tanpa menjeda produksi dan kepatuhan konsisten terhadap frekuensi inspeksi, tetapi juga operator sel dapat melakukan tugas di dekat sel dan dengan cepat melirik ke tray untuk mengetahui keberadaan bagian untuk mengetahui apakah saatnya memeriksa bagian.

Rutin custom dalam kontrol Halter LoadAssistant mengambil data conversational untuk mendaftarkan panjang bagian dan menyesuaikan titik jatuh bagian sesuai untuk memastikan masuknya chute yang lancar.

O’Connor mengatakan operasi part-drop robot adalah rutin custom yang dibuat melalui kontrol LoadAssistant. Operator hanya menambahkan rutin ke daftar tugas robot dan kemudian mengisi nilai registry di teach pendant FANUC untuk menentukan frekuensi jatuh inspeksi. Ketika hitungan registry terpenuhi, bagian selesai berikutnya ditempatkan di chute, alih-alih diarahkan ke tabel LoadAssistant. “Aspek menarik dari rutin custom ini adalah ia menggunakan data conversational Halter untuk mendaftarkan panjang bagian dan menyesuaikan titik jatuh sesuai untuk memastikan masuknya chute yang lancar,” kata O’Connor.

Contoh Print Lainnya

Selama kunjungan saya pada tahun 2019, saya melihat sejumlah perangkat lain yang membantu yang telah dirancang dan dicetak Superior Metal Products untuk mendukung berbagai kebutuhan lantai bengkel. Berikut adalah contoh salah satu yang saya lihat serta beberapa yang baru-baru ini ditambahkan.

Tray yang dicetak 3D seperti yang saya foto ini memegang alat quick-change yang digunakan pada lathe twin-turret di sel pemesinan otomatis lain di bengkel. Tray terletak di tepi enclosure mesin untuk akses operator yang mudah. O’Connor mengatakan mereka juga memberikan tim penyelenggaraan sel indikasi visual tentang alat mana yang memerlukan insert diindex atau diganti saat sel berjalan. Ketika tray ada di worktable sel (di luar pagar safety), alat dengan tepi potong insert yang menunjuk ke mesin siap dipasang sementara yang memiliki tepi potong yang menunjuk jauh dari mesin memerlukan insert direfresh sebelum siklus penggantian berikutnya.

Jaw vise seperti ini dapat dicetak 3D untuk mengakomodasi bentuk semi-kompleks. Ini dicetak dari bahan polyethylene terephthalate glycol (PETG) dengan infill padat. Mereka dapat menahan torsi penegakan vise 50 ft.lbs. dan digunakan untuk operasi milling, bor, boring dan broaching untuk bagian tertentu ini. O’Connor mencatat tidak ada tanda degradasi pada akhir lisan 25 potongan.

Sistem penyimpanan modular dengan tray dan konsep workstation racking umum digunakan untuk menyimpan berbagai gage inspeksi. Gage pins, thread gages, peralatan inspeksi spesifik bagian dan sebagainya dikit oleh personil kontrol kualitas dan dikirim ke lantai bengkel sebagai bagian dari penyiapan/peluncuran pekerjaan untuk produksi.