Експериментальне дослідження кінематичних параметрів роботизованих систем руху в просторі

Abstract

Процеси адитивного виробництва вважаються технологіями виробництва, які в середньостроковій перспективі змінять наш спосіб виробництва в багатьох сферах і навіть можуть змінити їх у деяких областях. У цій темі, за якою також з великою увагою стежать засоби масової інформації, слід принципово розрізняти високоточні та технічно складні виробничі процеси, які були встановлені в про-мисловості десятиліттями, і 3D-принтери за менш ніж 1000 євро для домашнього використання. Ідея про те, що домашні користувачі можуть виробляти складні вироби та запчастини або роздруковувати їх вдома за допомогою дешевих 3D-принтерів, які, по суті, засновані на пошаровому нанесенні розплавленого плас-тику, дуже малоймовірна через недостатню технологічну зрілість. Основною сферою застосування процесів адитивного виробництва в про-мисловості є конструювання прототипів у швидкому побудові моделей (швидке створення прототипів). Крім того, їх використовують для виробництва дуже дрі-бних і дрібних серій. Однак це переважно прості компоненти, по суті тверді ком-поненти, виготовлені з пластмас. Виготовлення більш складних компонентів, на-приклад твердих компонентів у поєднанні з м’яким компонентом, таким як гу-мове ущільнення, на одному етапі виробництва можливе, але воно все ще вико-ристовується в меншій кількості. Використання методів найбільш розвинене в аерокосмічній, автомобіль-ній, електроніці та секторах стоматологічних технологій. Причина, чому процеси адитивного виробництва до цих пір могли зарекомендувати себе в першу чергу в цих галузях промисловості, пов’язана з їхніми головними перевагами: вони до-зволяють полегшити конструкцію (аерокосмічна, автомобільна), інтегрувати нові функції в компоненти (електроніка) та індивідуалізувати продукції (зубо-техніка). Іншою перевагою є в основному безкоштовний дизайн елементів, що під-лягають виготовленню, що часто навряд чи було б можливим за допомогою тра-диційних методів. Основними гальмуючими факторами для подальшого поши-рення технології є те, що функціонування систем адитивного виробництва вима-гає як обґрунтованих, спеціальних знань з боку оператора, так і високих вимог до постійності роботи. Умови (постійна вологість тощо), тобто в цілому все ще дуже складні, хоча за останні два роки в системній технології було зроблено ве-ликі стрибки в якості. Крім того, якість компонентів, вироблених за допомогою адитивних виробничих процесів, значною мірою залежить від процесів і матері-алів, що використовуються. У деяких випадках після процесу адитивного виро-бництва все ще необхідна складна пост обробка, щоб забезпечити бажані влас-тивості. Наприклад, компоненти просочуються або покриваються пластиковими смолами для їх зміцнення, або вони проходять подальший процес спікання. Крім того, більшість технологічних ланцюгів у виробництві ще не налаштовані на по-дальшу переробку компонентів, виготовлених за адитивною методикою. Інвестиції в адаптацію виробничих ланцюгів є значними і все ще змушу-ють багато компаній ухилятися. З огляду на це, цілком імовірно, що процеси ади-тивного виробництва в середньостроковій перспективі будуть далі поширюва-тися в промисловості, особливо в тих сферах застосування, в яких їх користь мо-жна відносно легко оцінити. Так, наприклад, у галузях, які через свій продукто-вий портфель мають високу частку виробництва запасних частин і мають утри-мувати відповідно велику кількість дорогих складів з інструментами для пост обробки. Як приклад можна навести промисловість побутової електроніки для виробництва «білих товарів». Метою роботи є підвищення техніко-економічних показників автоматизо-ваного устаткування FDM 3D принтерів за рахунок моделювання і формування набору параметрів на основі каркасних механічних структур пошарового паралельного руху із автоматизованим налагодженням точності переміщень РО малогабаритного обладнання. Об’єктом дослідження є технологічні процеси, що реалізують адитивні те-хнології. Предметом дослідження є моделі, методи моделювання процесів в елеме-нтах устаткування, що автоматизують адитивні технології. Для досягнення поставленої мети було поставлено такі задачі: 1. Провести аналіз тенденцій розвитку сучасних типів конструкцій устаткування, кінематичних схем, моделей і методів синтезу нових елементів. 2. Сформувати критерії вибору раціональних компонувань малогабари-тного технологічного устаткування на рівні синтезу схем і конструкцій. 3. З використанням багаторівневого морфологічного підходу синтезу-вати нові конструкції малогабаритних верстатів на основі обмеженої кількості модулів із застосуванням концепції каркасних несучих систем, МПС і модуль-ного принципу. 4. Встановити математичні залежності розрахунку позиціювання вико-навчого органу устаткування з МПС каркасної будови від кутових положень приводів. 5. Дослідити та розробити методику, конструкції для автоматизованого калібрування, оцінки похибки та підвищення точності МПС. 6. Запропонувати вузли та пристрої, що здатні підвищити жорсткість модуля паралельних переміщень. 7. Теоретично дослідити статистичними методами та експеримента-льно підтвердити працездатність і ефективність синтезованих конструкцій верс-татів, для переліку обґрунтованих технологічних параметрів, що залежать від ге-ометрії компонування та інерційних навантажень. 8. Сформувати пропозиції по практичному впровадженню вузлів точ-ного переміщення та удосконалення малогабаритних автоматизованих верстатів у виробництво і навчальний процес.