Xu hướng tương lai của máy in 3D 5 trục trong sản xuất thông minh và sản xuất kỹ thuật số

Giới thiệu

Công nghiệp 4.0, sản xuất tùy chỉnh và thiết kế gọn nhẹ đang thúc đẩy nhu cầu về các công nghệ sản xuất linh hoạt hơn trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô, y sinh, robot và quang điện tử. Các phương pháp sản xuất truyền thống như gia công CNC, ép phun và dập bị hạn chế bởi chi phí dụng cụ cao, chu kỳ sản xuất dài, lãng phí vật liệu và khó khăn trong việc sản xuất các cấu trúc phức tạp.

Công nghệ in 3D FDM và SLA thông thường cải thiện quá trình tạo mẫu nhanh nhưng vẫn gặp phải những hạn chế do lắng đọng từng lớp, bao gồm các yêu cầu hỗ trợ, khuyết tật bề mặt và độ bền giữa các lớp yếu.

Để giải quyết những thách thức này, quy trình sản xuất bồi đắp 5 trục mang đến khả năng tự do thiết kế cao hơn, đường dẫn in được tối ưu hóa và hiệu suất cấu trúc được cải thiện. Được thành lập vào năm 2009, Công ty TNHH Công nghệ Khoa học Thiệu Hưng Xinshan đã phát triển hệ thống in 3D 5 trục để bàn qua nhiều năm nghiên cứu và phát triển về điều khiển chuyển động, công nghệ quang học và sản xuất bồi đắp, hỗ trợ các ứng dụng tạo mẫu tiên tiến và sản xuất thông minh.

Máy tính để bàn in 3D 5 trục Hiện trạng

Hiện tại, công nghệ sản xuất bồi đắp đa{0}}trục đang ở giai đoạn lặp lại thương mại nhanh chóng trong lĩnh vực sản xuất thông minh toàn cầu. Các giải pháp phụ gia phẳng truyền thống từ lâu đã bị hạn chế bởi logic xếp chồng-lớp cố định và không còn có thể đáp ứng nhu cầu tùy chỉnh cấu trúc phức tạp,-có độ chính xác cao trong sản xuất kỹ thuật số. Các giải pháp tạo hình nhiều trục-thu nhỏ đã dần dần có mặt tại các phòng thí nghiệm R&D của doanh nghiệp, trung tâm đổi mới công nghiệp và nền tảng nghiên cứu của trường đại học. Toàn bộ ngành đang chuyển từ tạo mẫu nhanh-chức năng đơn lẻ sang xác minh quy trình kỹ thuật số tích hợp. Đặc điểm thị trường hiện tại là ngưỡng triển khai máy tính để bàn thấp, tối ưu hóa liên tục các thuật toán điều khiển chuyển động và mở rộng dần khả năng tương thích vật liệu, hình thành trạng thái chuyển tiếp từ ứng dụng thích hợp sang phổ biến công nghiệp.

Máy tính để bàn 5 trục 3D là gì?

Nguyên tắc làm việc cốt lõi

Bước đột phá thiết yếu của in năm{0}}trục so với in phẳng truyền thống nằm ở việc chuyển đổi sự lắng đọng vật liệu một góc-cố định thành hình dạng phù hợp không gian tùy ý dựa trên các đặc điểm hình học của phôi. Logic hoạt động hoàn chỉnh của thiết bị được phát triển độc lập Xinshan có thể được chia thành bốn liên kết cốt lõi: tiền xử lý mô hình kỹ thuật số, tính toán cắt lát không-phẳng thích ứng, điều khiển chuyển động liên kết đồng bộ nhiều-trục và bù lỗi quỹ đạo theo thời gian thực- trong quá trình in.

Đầu tiên, người dùng nhập STL, STEP và các tệp thiết kế 3D phổ biến khác được tạo bởi SolidWorks, UG, Fusion 360 và phần mềm CAD chính thống khác vào hệ thống cắt thông minh-tích hợp sẵn. Khác với phân lớp ngang có độ dày-bằng nhau cố định của phần mềm cắt thông thường, thuật toán độc quyền của Xinshan tự động xác định các bề mặt nhô ra, các khoang bên trong, biên dạng cong và các vùng cấu trúc chịu tải- của mô hình, tính toán vectơ pháp tuyến lắng đọng vật liệu tối ưu cho từng đặc điểm hình học và chia toàn bộ phôi thành các lớp cong không gian liên tục thay vì các lát ngang rời rạc. Hệ thống ưu tiên sắp xếp các đường xếp chồng sợi dọc theo hướng truyền ứng suất bên trong của các bộ phận, giúp loại bỏ căn bản các khiếm khuyết liên kết giữa các lớp của quá trình in phẳng.

Thứ hai, trong toàn bộ quá trình in, hai trục quay được lắp đặt dưới bệ in sẽ tự động điều chỉnh góc nghiêng và tư thế quay của phôi trong thời gian thực đồng bộ với chuyển động của trục vòi phun tuyến tính X/Y/Z. Khi in các cấu trúc cong treo, rãnh tản nhiệt kèm theo và các tính năng cắt rãnh sâu, thiết bị luôn giữ bề mặt tạo hình trong góc lắng đọng 30 độ -40 độ tối ưu so với vòi phun đùn, để có thể hoàn thành hầu hết các hình dạng hình học phức tạp mà không cần bất kỳ vật liệu hỗ trợ phụ trợ nào. Đối với các bộ phận nhô ra cực lớn riêng lẻ cần hỗ trợ một phần, mức tiêu thụ vật tư hỗ trợ giảm hơn 45% so với máy in truyền thống và việc tháo hỗ trợ sẽ không để lại vết xước trên bề mặt cong.

Thứ ba, hệ thống điều khiển chuyển động servo vòng lặp khép kín-tích hợp{1}}hỗ trợ bù lỗi thời gian thực-ở mức micron-mức-micron. Khung nhôm đúc-có độ cứng{6}}cao giúp ngăn chặn hiệu quả rung động cơ học được tạo ra trong quá trình chuyển động liên kết đa trục-tốc độ cao{8}}, đảm bảo độ chính xác định vị lặp lại là ±0,008 mm để in liên tục trong thời gian dài. Tất cả các thông số chuyển động có thể được điều chỉnh chỉ bằng một cú nhấp chuột theo các loại vật liệu tiêu hao khác nhau, bao gồm PLA, ABS, PETG, sợi gia cố bằng sợi carbon, nhựa kỹ thuật{12}}nhiệt độ cao và vật liệu TPU dẻo, giúp giảm đáng kể ngưỡng gỡ lỗi cho các kỹ sư không có nền tảng vận hành đa trục-chuyên nghiệp.

Các ưu điểm kỹ thuật cốt lõi tập trung được nhóm R&D kỹ thuật Xinshan sắp xếp như sau:

1. Loại bỏ hoàn toàn hiện tượng bất đẳng hướng khi in: Sự lắng đọng vật liệu tuân theo sự phân bố ứng suất, độ bền kéo của các bộ phận được in tăng lên 2~6 lần trong các điều kiện tiêu hao giống nhau, phù hợp với các bộ phận chức năng chịu tải động;
2. Hỗ trợ-tạo hình tự do cho hầu hết các dạng hình học phức tạp: Tiết kiệm chi phí tiêu hao, giảm-khối lượng công việc xử lý sau, giữ lại kết cấu bề mặt cong mịn hoàn toàn;
3. Tích hợp một-các kênh bên trong kèm theo: Máy in truyền thống không thể làm sạch các phần hỗ trợ còn sót lại bên trong các khoang đóng kín hoàn toàn, trong khi tính năng in năm{1} trục trục giải quyết triệt để điểm yếu này, được áp dụng rộng rãi trong đường ống làm mát ô tô và nguyên mẫu ống góp thủy lực;
4. Thích ứng với cách sắp xếp hướng của vật liệu sợi tổng hợp: Kiểm soát chính xác hướng đặt sợi carbon và sợi thủy tinh để tối đa hóa tỷ lệ cường độ nhẹ;
5. Bố trí máy tính để bàn nhỏ gọn: Chỉ chiếm 0,7 mét vuông không gian bố trí, có thể triển khai tại các khu vực văn phòng, phòng thí nghiệm của trường đại học và xưởng R&D nhỏ mà không cần chuyển đổi nhà máy đặc biệt.

Ưu điểm kỹ thuật

Đầu tiên, nó phá vỡ giới hạn hình thành mặt phẳng và thực hiện việc sản xuất không gian tự do các đặc điểm hình học phức tạp, mở rộng đáng kể ranh giới có thể in được của các bộ phận kết cấu công nghiệp. Thứ hai, nó loại bỏ các lỗi kẹp và định vị lặp đi lặp lại, cải thiện tính nhất quán về kích thước tổng thể và tính toàn vẹn cấu trúc của các bộ phận. Thứ ba, nó tối ưu hóa sự phân bố ứng suất bên trong của các bộ phận được tạo hình, cải thiện hiệu quả các khuyết tật dị hướng của tạo hình nhiều lớp truyền thống. Thứ tư, nó giảm lãng phí vật liệu và khối lượng công việc sau{3} xử lý, cải thiện đáng kể hiệu quả của việc lặp lại nguyên mẫu kỹ thuật số. Thứ năm, nó hỗ trợ kết nối liền mạch với các hệ thống song sinh kỹ thuật số và nền tảng thiết kế tổng quát, tạo thành một-quy trình sản xuất thông minh khép kín từ mô phỏng thiết kế đến xác minh vật lý.
 

Giá trị ứng dụng ngành

Hệ thống kỹ thuật hiện tại vẫn còn những điểm nghẽn rõ ràng của ngành. Đầu tiên là độ phức tạp tính toán cao của các thuật toán cắt nhiều{1}}trục, đòi hỏi khả năng hỗ trợ điện toán hiệu suất cao- cho việc phân tách mô hình phức tạp. Thứ hai là do chuyển động liên kết liên tục trong thời gian dài-không đủ ổn định, điều này có thể gây ra độ lệch quỹ đạo rất nhỏ trong quá trình sản xuất-có độ chính xác cao. Thứ ba, phạm vi thích ứng vật liệu vẫn chưa hoàn thiện và các vật liệu composite đặc biệt vẫn cần gỡ lỗi tham số quy trình được nhắm mục tiêu. Thứ tư, ngành thiếu các tiêu chuẩn quy trình thống nhất, dẫn đến chất lượng tạo hình không nhất quán trong các tình huống ứng dụng khác nhau.
 

Định hướng phát triển tương lai

Trong ba đến năm năm tới, ngành này sẽ phát triển theo hướng sản xuất thích ứng trí tuệ nhân tạo, khả năng tương thích sinh thái mở và tích hợp xử lý lai. Các thuật toán thông minh sẽ nhận dạng tự động

Kết luận & kêu gọi hành động

In 3D 5 trục trên máy tính để bàn không chỉ đơn thuần là bản nâng cấp kỹ thuật của in 3D truyền thống mà còn là sự định hình lại mang tính cách mạng về thiết kế sản phẩm kỹ thuật số và logic sản xuất linh hoạt. Nó giải phóng khả năng sáng tạo trong thiết kế của các kỹ sư khỏi những hạn chế trong xử lý, giảm chi phí R&D và chu kỳ lặp lại cho các doanh nghiệp sản xuất và tổ chức nghiên cứu toàn cầu, đồng thời đặt nền tảng kỹ thuật vững chắc cho việc phổ biến toàn diện sản xuất kỹ thuật số Công nghiệp 4.0.

Là nhà cung cấp sản xuất phụ gia máy tính để bàn đáng tin cậy của Trung Quốc với hơn 17 năm tích lũy kỹ thuật,Công ty TNHH Khoa học Công nghệ Thiệu Hưng Xinshansẽ tiếp tục đầu tư vào R&D công nghệ lõi in đa trục, tối ưu hóa hiệu suất sản phẩm và hệ thống dịch vụ hậu mãi toàn cầu-, đồng thời cung cấp các giải pháp in năm trục đáng tin cậy,{2}}hiệu quả về chi phí cho các đối tác trên toàn thế giới. Nếu bạn muốn nhận tài liệu quảng cáo thông số thiết bị chi tiết, video trường hợp ứng dụng trong ngành, tư vấn giải pháp tùy chỉnh và chính sách hợp tác nhà phân phối độc quyền, vui lòng gửi yêu cầu của bạn qua trang web chính thức của chúng tôixslightings.com, và đội ngũ bán hàng quốc tế chuyên nghiệp của chúng tôi sẽ trả lời bạn trong vòng 24 giờ.