自動金属積層造形におけるロボットと CNC

Rivelin Robotics、CTO、David Alatorre 著

金属積層造形の使用は製造業界に革命をもたらし、複雑で複雑な部品をより迅速かつコスト効率の高い方法で作成できるようになりました。 ただし、これらの部品の重要な後処理により、部品あたりの全体的なコストに時間と財務上の制約が生じ、AM の利点が完全に無効になる可能性があります。 サポートの除去は、金属 AM 部品の後処理の重要な最初のステップであり、困難なステップです。 現在でも、サポートは製造プロセス中の部品の忠実度に不可欠ですが、意図した形状、特徴、公差を備えた必要な最終製品を実現するには、サポートを除去する必要があります。

金属 AM の多くの用途では依然として手動によるサポートの除去が現状ですが、この記事では自動化されたサポートの除去 (および仕上げ) ソリューションへの移行について取り上げ、コンピューター数値制御 (CNC) システムを使用する利点と欠点と、汎用性と利点を検討します。ロボットの信頼性。

支持するか支持しないか？ AM におけるサポート削除の難問は、最終的にはいわゆるサポートフリー印刷によって解決されるだろうという議論があります。 もちろん、これが究極の目標であり、資源効率を最適化して完全な設計の自由を可能にし、原材料とエネルギーはサポートではなく最終部品の製造にのみ使用されます。

残念ながら、AM セクターはまだ存在しておらず、サポートは設計によって最小限に抑えられていますが、依然として、そして予見可能な将来においても、必要不可欠なものです。 サポートに使用される材料とエネルギーの量を最小限に抑えることは、ほぼすべての状況で正しいことですが、設計の自由度が損なわれ、たとえば設計が必要な最終用途部品の望ましい機能が損なわれる可能性もあります。空洞やオーバーハングが満たされていると、軽量性が失われます。 ジェネレーティブ デザインでは、サポートを減らすために必要な角度を得るために不必要に制約される場合もあります。

サポートの削減に重点を置くことも、プロセスの効率に影響を与える可能性があります。 たとえば、長いパーツは特定の向きで構築する必要があるため、ビルド プレートの多くを占める必要があり、相互接続する支持構造のために積み重ねたビルドが実用的でなくなる可能性があります。

つまり、サポートを減らすよう常に努力する必要がありますが、現時点では、サポートはほとんどの複雑な AM アプリケーションにとって依然として必要なツールです。

手動の後処理驚くべきことに、現在でも大多数の AM ユーザーにとって、手動によるサポートの削除が依然として選択されています。 従来のあらゆる種類の手動工具を使用してサポートを取り外すには、高度な訓練を受けた技術者が必要です。 ドレメルも役に立ちます。 試行錯誤されていますが、スキル、問題解決、創造性が必要です。 多品種少量生産環境に最適です。

ただし、手動によるサポートの取り外しは非常に時間と労力を要し、有毒な粉塵のため PPE またはシールドされた環境が必要になるため、煩雑です。 粉末の発火や爆発の危険性、反復疲労損傷がよくある問題です。 さらに、人によって、さらにはシフトごとにばらつきがあり、正確に再現できず、品質管理上の問題や廃棄率の増加を引き起こします。 AM 部品の需要が大幅に増加し始めた場合、規模を拡大することも困難になります。

オートメーション金属 AM 部品の後処理を自動化するソリューションにはある程度の進歩がありました。 最も一般的なのは CNC フライス盤の利用で、これは AM へのハイブリッド アプローチを含む、さまざまな製造アプリケーションで実証済みのテクノロジーです。 間違いなく正確で再現性があります。 ただし、一部の分野で一般的で実績があるからといって、それが常に最適なソリューションであるとは限りません。

CNC は、対象の部品の公差が厳しく、平面度、真円度、同心度、寸法が数ミクロン以内でなければならない場合にうまく機能します。 また、ジオメトリが単純であるか、いくつかの方向のみで簡単に固定できる大規模なバッチビルドでサポートを除去する場合にも推奨される技術です。 同様に、CNC EDM によるプラットフォームの取り外しがサポートの大部分を処理する印刷にも適しています。