Hur förbättrar robotbaserad WAAM tillverkningsflexibiliteten?

Grundläggande principer för robotisk WAAM: Precision, anpassningsförmåga och realtidsstyrning

MetalXL och sluten styrning av termisk reglering

Genom MetalXL kan programvaran för robotbaserad additiv tillverkning med ljusbågssvetsning (WAAM) justera svetsparametrar under svetsningen, vilket möjliggör realtidsändringar av metallavlagringsprocessen. I kombination med en sluten styrloop för termisk hantering kompenserar systemet för värmeupplagring och övervakar insignalen, vilket minskar den termiska uppvärmningen under avlagringsprocessen. Denna styrloop med sluten reglering kan förhindra geometrisk drift som annars skulle leda till avvikelser på upp till ±0,5 mm i applikationer med hög integritet. Denna samordnade styrning bevarar metallurgisk integritet i arbetet samtidigt som den möjliggör tillverkning av komplexa, flerskiktiga strukturer.

Rörelseplanering och banoptimering för geometrisk komplexitet i robotbaserad WAAM

Avancerade planeringsalgoritmer i MetalXL tar hänsyn till fysiken i avsättningsprocessen och delens geometri i kombination med den robotarmens kinematiska begränsningar. Den använder en bana- och rörelseoptimeringsalgoritm som minskar rörelsetiden samtidigt som den säkerställer en jämn fördelning av svetsskarvar och lagerbildning. Avancerade algoritmer använder interpolation för att fylla i konturer, hålrum, utskjutande delar och komplexa organiska former utan behov av manuell omprogrammering. Detta system möjliggör tillverkning av geometrier som skulle vara omöjliga att tillverka med traditionella gjut-, smid- eller subtraktiva metoder.

Robotbaserad WAAM och framtiden för prototypning på begäran inom kärnenergi- och luftfartsindustrin

WAAAM:s robotarm kan skapa komplexa prototyper på begäran, vilket undviker flerveckolånga ledtider som vanligtvis uppstår vid gjutning eller smidning. Detta ger stora förbättringar av tillverkningscykeltiderna genom att verktyg och komponenter tillverkas i nästan slutform, vilka sedan kan autoklaveras. WAAM-tekniken kan användas i en luft- och rymdfartsomgivning för att generera vakuumtäta verktyg i nästan slutform. Detta kan även göras för kärnkraftskomponenter, där impeller tillverkas direkt från en digital modell för att eliminera spill. En stor rymdmyndighet har använt WAAM-teknik för att tillverka raketraketsdelar billigare och snabbare än med traditionella metoder. WAAM-teknik är ett utmärkt verktyg för att modernisera äldre kärnkraftssystem samt för att utforma nästa generations mer kapabla luft- och rymdfartssystem. Den möjliggör skapandet av flera, mer komplexa designlösningar samt minskar tillverkningstiden och -kostnaderna.

Kortare ledtider och geografiskt spridd tillverkning tack vare modulär robotbaserad WAAM

WAAM har använt mindre modulära enheter för att möjliggöra en decentraliserad tillverkning och förkorta den globala leveranskedjan. Detta gör det möjligt att undvika att skicka stora, tunga gjutningar runt om i världen samt att genomföra tillverkningen närmare slutanvändarna. Denna systemlösning validerades med stort framgång för en stor försvarsentreprenör, som kunde tillverka komponenter till sina pansarfordon på platsen där de behövdes, vilket resulterade i mycket stora minskningar av ledtid. Dessa modulära robotbaserade WAAM-system kräver mycket lite verktyg för drift och kan snabbt återställas för en annan uppgift inom loppet av några timmar. Denna utmärkta kombination av funktioner gör det möjligt för användare att snabbt tillverka delar i låg volym och i akutlägen samt prototyper. WAAM:s teknik gör det möjligt för mindre leverantörer att få tillgång till storskaliga produktionssystem, vilket stärker teknik- och industriförmågan inom energi-, luftfarts- och militärsektorerna.

Design- och livscykelkapaciteter förstärkta via robotbaserad WAAM

Komplexa geometrier, funktionellt graduerade strukturer och reparation under processen

Användningen av robotstyrd WAAM innebär att konstruktioner inte längre behöver begränsas till användning av gjutformar och stansverktyg. Konstruktionerna kan därför nu vara mycket mer komplexa och kan optimeras genom topologioptimering samt organiska former. Dessutom kan robotstyrd WAAM även skapa funktionellt graduerade strukturer, där sammansättning, mikrostruktur eller kornorientering kan uppnås i diskreta lager över materialet. Den regionala mekaniska och termiska prestandan kan justeras genom denna gradiering. Reparation under processen är också möjlig med robotstyrd WAAM, vilket innebär att komponenter som kan ha blivit skadade, till exempel turbinblad, nu kan reparerats genom att lägga till mer material på den befintliga strukturen, som sedan kan bearbetas för att återfå den ursprungliga formen. Robotstyrd WAAM kan förlänga livslängden för dessa komponenter, och genom att minska behovet av utbyte av komponenter bidrar robotstyrd WAAM till en förlängd serviceperiod.

Intelligent automation: Övervakning, avvikelsedetektering och förutsägande styrning i robotbaserad WAAM

Användningen av robotbaserad WAAM integrerad med intelligent automation för att tillhandahålla förbättrad tillförlitlighet och konsekvens är av stort värde. Realtimeövervakning kan mäta termisk signatur hos konstruktionen, korngeometrin samt stabiliteten i ljusbågen och dynamiken i smältbadet. Robotbaserad WAAM använder AI för att utföra analyser som kan upptäcka avvikelser, såsom tidig bildning av porositet, brist på sammanfogning och felaktig justering av lager, samt för att tillhandahålla korrigeringar i sluten loop. Förutsägande styrning kan fastställa maskinens hälsotillstånd och kan mätas genom de byggda telematiksystemen från sensorerna för att avgöra om underhåll behövs. Genom dessa metoder har förlusten av drifttid på grund av oplanerat underhåll minskats med 40 %, samtidigt som kvalitetskontrollen kan fortsätta.

MaxQ och liknande plattformar för AI-baserad kvalitetssäkring och förutsägande underhåll

Integrerade system för djupinlärning övervakar process- och utrustningssignaturer med en upplösning och noggrannhet som överstiger människans förmåga. MaxQ tolkar sensor- och aktuator-signaturer—termiska, akustiska och vibrationer i robotens leder—genom att jämföra dem med tidigare produktionskörningar för att förutsäga defekter redan innan de uppstår. Analys av vibrationer, termiska signaturer och akustiska signaturer förhindrar överhettning och försämring av aktuatorer och delsystem, vilket resulterar i en 25–30 % ökning av utrustningens driftslivslängd samt en betydande minskning av arbetsinsatserna för manuell inspektion. MaxQ säkerställer kvalitetssäkring med hög noggrannhet och efterlevnad till minimal kostnad.

Frågor som ofta ställs

Vad är robotbaserad WAAM?

Det är en form av avancerad metalltillverkning med robotbaserade system som använder en kombination av svetsning och Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) baserat på datorstödda CAD-modeller.

Vilken nivå av precision uppnås med WIAM?

Precisionstyrning möjliggörs genom användning av slutna kretsar för termisk hantering under MetalXL-programvarans avsättning, vilket är flexibelt för realtidsändringar och anpassningar.

Kan WAAM tillverka komplexa former?

Ja, avancerad banoptimering och rörelseplanering möjliggör tillverkning av komplexa former, inre hålrum och organiska former, inklusive utskjutande delar, utan att behöva omvärdera rörelseplanerna.

Vilka branscher använder robotbaserad WAAM?

Tillverkning inom luft- och rymdfart, kärnkraft och försvarsindustrin drar nytta av de snabba och efterfrågade tillverkningsinnovationerna som robotbaserad WAAM erbjuder.

Hur påverkar AI WAAM?

Effekten av MaxQ, som utnyttjar djupinlärning för att förlänga utrustningens livslängd, övervaka i realtid och förutsäga fel under kvalitetssäkringsprocesserna för WAAM, är betydande. MaxQ utökar både kvalitetssäkring och förutsägande underhåll.