Большинство 3D-принтеров на рынке изначально было разработано для быстрого создания прототипов. Однако по мере того как отрасль развивается и случаи непрерывного производства становятся более целесообразными, компании начинают максимизировать рентабельность инвестиций в аддитивное производство. От проектирования высокопроизводительных деталей, автоматизации цехов и разработки новых материалов до оптимизации параметров каждой машины для повышения скорости, качества и производительности.
Когда SLM Solutions впервые представила двойные лазерные системы в 2015 году, количество многолазерных устройств быстро возросло. С тех пор все больше производителей оригинального оборудования (OEM), машиностроителей и компаний начали настраивать собственные 3D принтеры для производства, добавляя больше лазеров для повышения производительности.
Когда дело доходит до лазерного сплавления порошкового слоя (LPBF) и прямого лазерного спекания металла (DMLS), большинство пользователей считают, что большее количество лазеров должно автоматически привести к повышению скорости и производительности, но это не так. Остающаяся проблема заключается в том, как эффективно распределить рабочую нагрузку, чтобы повысить производительность, сохраняя высокое качество продукции. Более важным становится поиск соответствующего программного обеспечения для моделирования, чтобы оптимизировать возможности каждого лазера.
Ключевые выводы на производстве
Йохан Троукенс, архитектор рыночных решений в Materialize Software, сказал: "По своему опыту я считаю, что многие машины используются не очень эффективно. Люди считают, что добавление больше лазеров должно улучшить производство, исследования и разработки или скорость и производительность других проектов, но это не так, нам нужна технология, которая может максимизировать использование лазера эффективным способом, иначе эти системы будут очень неэффективными.
. производственный процесс Вот почему добавление дополнительных лазеров к 3D-принтеру не повышает производительность.
Чтобы максимизировать использование лазера, необходимо учитывать следующие три основных фактора:
1. Эффективное применение лазерного распределения нагрузки
2. Сокращение времени 3D-печати
3. Обеспечение качества печати
Для неэффективной работы многолазерных принтеров это результаты обработки серьезно снизит общую эффективность рабочего оборудования (OEE) машины. Возникает вопрос: как оптимизировать выход этих 3D принтеров, которые стоят от сотен тысяч до миллионов долларов?
Балансировщик нагрузки может полностью использовать возможности многолазерных металлических 3D-принтеров. Как часть Slicer Processor Software Development Kit (BP SDK) настраиваемый алгоритм балансировки нагрузки позволяет пользователям настраивать параметры каждого лазера, технология, недоступная в других подобных программах балансировки нагрузки для 3D-печати.
BP SDK позволяет пользователям немедленно начать работу с решением или разработать процессор нарезки, отвечающий их конкретным производственным потребностям. Эта гибкость очень привлекательна для разработчиков, инженеров-технологов или любого, кто заинтересован в адаптации многолазерных 3D-принтеров для повышения эффективности.
Микеле Паван, менеджер по инженерным исследованиям и разработкам в Materialize Software, сказал: "Балансир нагрузки может повысить производительность примерно на 25% по сравнению с традиционными многолазерными системами. Это значит, что больше не будет тратиться время и ресурсы на перегрев, блокирующий луч газ и брызги. Проблемы, такие как несканированные области платформы сборки.
Преодоление трудностей с распространением лазера
Брехт Пелленс, менеджер по продуктам в Materialize Software, сказал: "Индустрия 3D-печати движется в устойчивом и эффективном направлении, чтобы уменьшить выбросы углерода и потребление энергии. . Компании должны повысить прибыльность, одновременно производить высокоэффективные детали, чтобы обеспечить конкурентное преимущество. Важной частью этого развития является максимизация ценности, полученной от каждой операции, соблюдая стандарты качества." Вот несколько примеров, которые объясняют, как преодолеть проблемы с
лазерами Вопросы, связанные с распределением погрузки, чтобы максимизировать использование и раскрыть полный потенциал многолазерных машин с балансиром погрузки.
1 Оптимальное распределение нагрузки благодаря контролю каждого лазера
Алгоритм балансировки нагрузки упрощает задачу балансировки нагрузки каждого лазера, учитывая газовые потоки и зоны тумана, чтобы предотвратить интерференцию между лазерами и обеспечить равномерное распределение энергии. Он назначает траекторию файла путем расчета оптимальной нагрузки каждого лазера с учетом всех ограничений процесса и пользователя. Пути оптимизированы между всеми лазерами, что значительно повышает производительность.
2 Настройте зоны тумана, чтобы оптимизировать поток газа, улучшить качество и избежать обработки по ветру.
Управление контролем качества является сложным, особенно для многолазерных систем. Лазеры обычно создают туман и газы, двигающиеся в заданном направлении потока газа. Дым в этих туманных областях может закрывать лазеры, работающие поблизости друг от друга, снижая их эффективность. Зоны тумана можно настроить для улучшения качества путем оптимизации потока газа и избегания обработки по ветру.
Кроме того, когда лазеры работают в закрытых помещениях, они высвобождают избыток энергии, что может оказать отрицательное влияние на пул расплава и качество деталей. Вычисляя зону тумана для каждого лазера, алгоритм может оптимизировать сложную последовательность, например, решить, какие векторные блоки сканировать первыми, следуя приоритетам, чтобы избежать встречного ветра и обработки зоны тумана. Это помогает поддерживать качество лазерных лучей, предотвращая интерференцию между ними, обеспечивая равномерное распределение энергии.
Рассыпчатый порошок на порошковом слое может ухудшить качество ваших отпечатков, если с ним обращаться неправильно. Чтобы избежать разбрызгивания, блокировки луча газом и перегрева, балансировщики нагрузки могут имитировать воздушный поток, гарантируя, что лазер никогда не сканирует воздушный поток другого лазерного луча.
3 Совместите производительность и качество для достижения высококачественной печати
«Привлекательность балансировщика нагрузки состоит в том, что он гарантирует, что каждый лазер остается в отличном рабочем состоянии без отрицательного влияния, тем самым увеличивая скорость обработки, сохраняя качество сборки», – сказал Мишель.
Несколько лазеров слишком близко друг к другу могут выделять слишком много энергии, снижая общее качество печати, поскольку это может привести к пористости и дефектам замочной скважины в детали. С балансиром нагрузки требуется точное и равномерное распределение энергии для улучшения контроля над лазерным лучом и достижения высококачественных результатов.
Кроме того, балансировщики нагрузки могут вводить векторную фрагментацию, являющуюся следующим уровнем мелкой зернистости на основе ввода пользователя. Обычно слой содержит по меньшей мере один векторный блок. Однако алгоритм может разбивать большие блоки векторов на меньшие блоки, тем самым увеличив детализацию слоев и позволяя более равномерно распределить нагрузку между всеми лазерами. Преимущество этой техники состоит в том, что общее распределение можно дополнительно настроить для повышения эффективности 3D-принтера.
Одной из причин неоптимизации времени производства является то, что лазер может совершать слишком много скачков при печати детали. Ограничьте зону действия каждого лазера через диапазон волн, чтобы уменьшить количество скачков. Это помогает повысить общую эффективность производства и снизить тесное взаимодействие между лазерами, работающими на одной детали.
Наконец, опция гибридного режима в балансире нагрузки позволяет пользователю выбрать сканировать раздел одним лазером или алгоритмически оптимизировать для распределения векторов между различными лазерами. Это может дополнительно оптимизировать распределение нагрузки.
"Параметры можно установить только несколькими щелчками. Если у вас есть какие-то потребности, вы также можете настроить и настроить детали каждого параметра при необходимости", - сказал Брехт.
Оптимизированный многолазерный 3D-принтер, разработанный для производства LPBF
Оптимизация многолазерного 3D-принтера может стать отличным способом повысить производительность 3D-печати из металла, одновременно уменьшая затраты и время выполнения, если стратегия пути сканирования разработана правильно. Однако пользователи и даже производители в полной мере не пользуются преимуществами этих устройств, так как они не инвестировали в правильное программное обеспечение.
Выравниватель нагрузки —это вариант решения проблемы многолазерного принтера. Используйте этот модуль как часть BP SDK или собственного процессора нарезки, чтобы снизить затраты на разработку и ускорить время выхода на рынок, открывая новые пути для инноваций, а также балансировщиком нагрузки можно управлять через машину на нашей программной платформе CO-AM прямого доступа на сервер.
«Независимо от того, являетесь ли вы инженером-технологом, который хочет настроить параметры для конкретной программы, или пользователем, который меньше знаком с технологией и предпочитает упрощенный подход к интеграции, быстрый и простой опыт работы с Load Balancer прекрасно подходит. Этот инструмент автоматизированного производства является инструментом, изменяющим правила игры: он использует всю мощность ваших производственных ресурсов и превращает вашу деятельность в ощутимые результаты», — говорит Йохан.