Більшість 3D-принтерів на ринку спочатку були розроблені для швидкого створення прототипів. Однак у міру того, як галузь розвивається і випадки безперервного виробництва стають більш доцільними, компанії починають максимізувати рентабельність інвестицій у адитивне виробництво. Від проектування високопродуктивних окремих деталей, автоматизації цехів і розробки нових матеріалів до оптимізації параметрів кожної машини для підвищення швидкості, якості та продуктивності.
Відколи SLM Solutions вперше представила подвійні лазерні системи у 2015 році, кількість багатолазерних пристроїв швидко зросла. Відтоді все більше виробників оригінального обладнання (OEM), машинобудівників і компаній почали налаштовувати власні 3D-принтери для виробництва, додаючи більше лазерів для підвищення продуктивності.
Коли справа доходить до лазерного сплавлення порошкового шару (LPBF) і прямого лазерного спікання металу (DMLS), більшість користувачів вважають, що більша кількість лазерів повинна автоматично призвести до підвищення швидкості та продуктивності, але це не так. Проблема, яка залишається, полягає в тому, як ефективно розподілити робоче навантаження, щоб підвищити продуктивність, зберігаючи високу якість продукції. Ще важливішим стає пошук відповідного програмного забезпечення для моделювання, щоб оптимізувати можливості кожного лазера.
Ключові висновки на виробництві
Йохан Троукенс, архітектор ринкових рішень у Materialize Software, сказав: "Зі свого досвіду я вважаю, що багато машин використовуються не дуже ефективно. Люди вважають, що додавання більше лазерів має покращити виробництво, дослідження та розробки або швидкість і продуктивність інших проектів, але це не так. Нам потрібна технологія, яка може максимізувати використання лазера ефективним способом. Інакше ці системи будуть дуже неефективними»
. виробничий процес. Ось чому додавання додаткових лазерів до 3D-принтера не підвищує продуктивність.
Щоб максимізувати використання лазера, необхідно враховувати наступні три основні фактори:
1. Ефективне застосування лазерного розподілу навантаження
2. Скорочення часу 3D-друку
3. Забезпечення якості друку
Для неефективної роботи багатолазерних принтерів це результати обробки Серйозно знизить загальну ефективність робочого обладнання (OEE) машини. Виникає запитання: як оптимізувати вихід цих 3D-принтерів, які коштують від сотень тисяч до мільйонів доларів?
«Балансувальник навантаження» може повністю використовувати можливості багатолазерних металевих 3D-принтерів. Як частина Slicer Processor Software Development Kit (BP SDK), настроюваний алгоритм балансування навантаження дозволяє користувачам налаштовувати параметри кожного лазера, технологія, недоступна в інших подібних програмах балансування навантаження для 3D-друку.
BP SDK дозволяє користувачам негайно розпочати роботу з рішенням або розробити процесор нарізки, який відповідає їхнім конкретним виробничим потребам. Ця гнучкість дуже приваблива для розробників, інженерів-технологів або будь-кого, хто зацікавлений у адаптації багатолазерних 3D-принтерів для підвищення ефективності.
Мікеле Паван, менеджер з інженерних досліджень і розробок у Materialize Software, сказав: "Балансир навантаження може підвищити продуктивність приблизно на 25% порівняно з традиційними багатолазерними системами. Це означає, що більше не буде витрачатися час і ресурси на перегрів, газ, що блокує промінь і бризки. Проблеми, такі як нескановані області платформи збірки".
Подолання труднощів із розповсюдженням лазера
Брехт Пелленс, менеджер із продуктів у Materialize Software, сказав: "Індустрія 3D-друку рухається в стійкому та ефективному напрямку, щоб зменшити викиди вуглецю та споживання енергії. . Компанії повинні підвищити прибутковість, одночасно виробляти високоефективні деталі, щоб забезпечити конкурентну перевагу. Важливою частиною цього розвитку є максимізація цінності, отриманої від кожної операції, дотримуючись стандартів якості." Ось кілька прикладів, які пояснюють, як подолати проблеми з
лазерами Питання, пов’язані з розподілом навантаження, щоб максимізувати використання та розкрити повний потенціал багатолазерних машин із балансиром навантаження.
1 Оптимальний розподіл навантаження завдяки контролю кожного лазера
Алгоритм балансування навантаження спрощує завдання балансування навантаження кожного лазера, враховуючи газові потоки та зони туману, щоб запобігти інтерференції між лазерами та забезпечити рівномірний розподіл енергії. Він призначає траєкторію файлу шляхом розрахунку оптимального навантаження для кожного лазера з урахуванням усіх обмежень процесу та користувача. Шляхи оптимізовано між усіма лазерами, що значно підвищує продуктивність.
2 Налаштуйте зони туману, щоб оптимізувати потік газу, покращити якість і уникнути обробки за вітром
Управління контролем якості є складним, особливо для багатолазерних систем. Лазери зазвичай створюють туман і гази, які рухаються в заданому напрямку потоку газу. Дим у цих туманних областях може закривати лазери, що працюють поблизу один від одного, знижуючи їхню ефективність. Зони туману можна налаштувати для покращення якості шляхом оптимізації потоку газу та уникнення обробки за вітром.
Крім того, коли лазери працюють у закритих приміщеннях, вони вивільняють надлишок енергії, що може негативно вплинути на пул розплаву та якість деталей. Обчислюючи зону туману для кожного лазера, алгоритм може оптимізувати складну послідовність, наприклад вирішити, які векторні блоки сканувати першими, дотримуючись пріоритетів, щоб уникнути зустрічного вітру та обробки зони туману. Це допомагає підтримувати якість лазерних променів, запобігаючи інтерференції між ними, забезпечуючи рівномірний розподіл енергії.
Розсипчастий порошок на порошковому шарі може погіршити якість ваших відбитків, якщо з ним поводитися неправильно. Щоб уникнути розбризкування, блокування променя газом і перегріву, балансувальники навантаження можуть імітувати повітряний потік, гарантуючи, що лазер ніколи не сканує повітряний потік іншого лазерного променя.
3 Поєднайте продуктивність і якість для досягнення високоякісного друку
«Привабливість балансувальника навантаження полягає в тому, що він гарантує, що кожен лазер залишається в чудовому робочому стані без негативного впливу, тим самим збільшуючи швидкість обробки, зберігаючи якість збірки», — сказав Мішель.
Кілька лазерів надто близько один до одного можуть виділяти занадто багато енергії, знижуючи загальну якість друку, оскільки це може призвести до пористості та дефектів замкової щілини в деталі. З балансиром навантаження потрібен точний і рівномірний розподіл енергії для покращення контролю над лазерним променем і досягнення високоякісних результатів.
Крім того, балансувальники навантаження можуть запроваджувати векторну фрагментацію, що є наступним рівнем дрібної зернистості на основі введення користувача. Зазвичай шар містить принаймні один векторний блок. Однак алгоритм може розбивати великі блоки векторів на менші блоки, тим самим збільшуючи деталізацію шарів і дозволяючи більш рівномірно розподілити навантаження між усіма лазерами. Перевага цієї техніки полягає в тому, що загальний розподіл можна додатково налаштувати для підвищення ефективності 3D-принтера.
Однією з причин неоптимізації часу виробництва є те, що лазер може робити занадто багато стрибків під час друку деталі. Обмежте зону дії кожного лазера через діапазон хвиль, щоб зменшити кількість стрибків. Це допомагає підвищити загальну ефективність виробництва та зменшити тісну взаємодію між лазерами, що працюють на одній деталі.
Нарешті, опція гібридного режиму в балансирі навантаження дозволяє користувачеві вибрати, чи сканувати розділ одним лазером, чи алгоритмічно оптимізувати для розподілу векторів між різними лазерами. Це може додатково оптимізувати розподіл навантаження.
"Параметри можна встановити лише кількома клацаннями. Якщо у вас є якісь потреби, ви також можете налаштувати та налаштувати деталі кожного параметра за потреби", - сказав Брехт.
Оптимізований багатолазерний 3D-принтер, розроблений для виробництва LPBF
Оптимізація багатолазерного 3D-принтера може стати чудовим способом підвищити продуктивність 3D-друку з металу, одночасно зменшуючи витрати та час виконання, якщо стратегія шляху сканування розроблена правильно. Проте користувачі та навіть виробники не користуються повною мірою перевагами цих пристроїв, тому що вони не інвестували в правильне програмне забезпечення.
Вирівнювач навантаження — це варіант вирішення проблеми багатолазерного принтера. Використовуйте цей модуль як частину BP SDK або власного процесора нарізки, щоб зменшити витрати на розробку та прискорити час виходу на ринок, відкриваючи нові шляхи для інновацій, а також балансувальником навантаження можна керувати через машину на нашій програмній платформі CO-AM прямого доступу на сервер.
«Незалежно від того, чи є ви інженером-технологом, який хоче налаштувати параметри для конкретної програми, чи користувачем, який менше знайомий із технологією та віддає перевагу спрощеному підходу до інтеграції, швидкий і простий досвід роботи з Load Balancer чудово підходить. Цей інструмент автоматизованого виробництва є інструмент, що змінює правила гри: він використовує всю потужність ваших виробничих ресурсів і перетворює вашу діяльність на відчутні результати», — каже Йохан.