運動控制如何讓3D 打印設備高效運轉？
發布時間：2023-04-10 作者：www.xstr.xyz
3D打印機必須盡可能保持緊湊的占地面積和高效。對于一些用于快速生產制造原型產品或批量生產的工業應用尤其如此，這些生產依賴于3D打印機而非傳統制造方法。不僅自動化系統必須保持緊湊，能夠安裝在打印機框架內，減少或消除對電氣柜的依賴，而且運動控制還應完全集成，用盡可能少的硬件，并盡量減少布線。
基于PC的現代控制技術，為增材制造的自動化和運動控制提供了一種高效、緊湊的方法。這是通過幾十年來在眾多行業中證明了有助于性能提高和空間節省的硬件和軟件來實現的。
運動控制和小型化
使用工業PC技術的自動化一直與硬件整合有關。這意味著更少的設備，也就是在緊湊的空間內，一個設備可以完成更多的工作。雖然經過擴展，已經包括大量的自動化、控制和測量功能，但它的初衷是將可編程邏輯控制器（PLC）、人機界面（HMI）和運動控制結合在一個強大的設備上。這主要得益于商用（COTS）處理器功能的不斷擴大。
微處理器中晶體管倍增的摩爾定律，使得這些成為可能。小型芯片組處理器性能持續提高所帶來的影響越來越大。自動化技術領導者利用這些強化工業 PC (IPC)，使它們可以完成比傳統 PLC、可編程自動化控制器 (PAC) 或獨立運動控制器更多的工作。
圖1：新型AMI812x系列集成伺服驅動器，擴展了緊湊型驅動器技術組合，配置了現場分布式安裝設備。圖片來源：Beckhoff Automation
如今，在3D打印機中設置一臺IPC，就可以實現雙倍、三倍、四倍甚至更多的工作任務，其占地面積與單用途傳統設備相當。運動控制、邏輯計算、計算機數控（CNC）和可視化，是用于整體機器控制的中央IPC的工作職責。
除了使控制系統更小之外，其優勢還包括降低硬件成本、減少布線、減少需要管理的軟件平臺和網絡、縮短編程和調試時間、加快上市時間和簡化供應商安排等。設備制造商利用一個通用軟件平臺，就可以完成所有自動化軟件的開發和編程。
單電纜技術和內置驅動
電子技術中小型化的趨勢已經擴展到驅動技術和放大器。伺服驅動器變得更小，但也更加模塊化。模塊化驅動器用戶可以根據需要為多個運動軸、電源和安全技術配置模塊。在安裝時，這些驅動模塊之間無需布線和電纜即可連接。單電纜技術（OCT）伺服電機已成為標準配置，它使電機和驅動器之間的電纜和連接器減少了50%。
內置驅動技術可用于各種塑料和金屬材質的輸入/輸出（I/O）端子。這意味著緊湊型電機可使用12至30 mm寬的I/O，處理多軸CNC等的驅動功能。節省空間的終端，可以以兼容格式添加到與所有其它I/O（包括用于機器安全的I/O）相同的機架上。同一DIN導軌上的其它I/O，可以與3D打印機中的設備連接，如流量計、鼓風機、VOC、床加熱器和測量PSI、溫度、振動和其它傳感器。
圖2: ELM72xx EtherCAT端子，在堅固的金屬外殼中提供功能齊全的伺服驅動器，為電源提供48 V DC，高達16 A的輸出電流。
可以利用可插拔I/O模塊（包括用于運動控制的I/O模塊）在板級嵌入I/O系統。分布式驅動器有多種選擇，這些驅動器可在伺服電機的背面集成完整的伺服驅動器。這種設備的融合增加了電機的長度，但不改變其它尺寸。
這些I/O和驅動技術結合在一起，為增材制造提供了令人興奮的機會，可以減少3D打印機的尺寸。（作者Paxton Shantz, Beckhoff Automation|）
關鍵概念：
3D打印機在設施中占地面積要小。
基于PC的現代控制技術，為增材制造提供緊湊的自動化和運動控制方法。
思考一下：
增材制造如何改善工廠運營？