[Carcasa práctico] ¡La precisión del modelado con impresoras 3D se incrementó 10 veces mediante el uso de interruptores táctiles!

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¿Por qué se producen defectos de moldeo en las impresoras 3D?

La demanda de impresoras 3D está creciendo.
En la industria manufacturera, ahora es posible crear prototipos, piezas personalizadas y otros productos con diseños complejos que antes eran difíciles de fabricar con métodos convencionales. Se prevé que la demanda de impresoras 3D siga creciendo a medida que se utilicen en diversos sectores, como el médico, la construcción, la industria aeroespacial, la educación, la alimentación y la moda.

Por otro lado, para aquellos de ustedes que se dedican a la producción con impresoras 3D, ¿tienen alguno de los siguientes problemas?

  • Fallos frecuentes en los modelos debido a una precisión insuficiente .
  • Se perdió tiempo de producción y no se cumplieron los plazos de entrega.

Este artículo presenta al fabricante de impresoras 3D que logró un modelado de alta precisión mediante la instalación del interruptor táctil de METROL en su impresora 3D.

Los resultados sorprendentes son:

  • La precisión del modelo aumentó 10 veces.
  • Reducción del 90% en el tiempo de modelado de la tasa de fallos de la primera capa.
  • La reproducibilidad aumentó 10 ¡Se acabó el tiempo!

¡Sigue leyendo!

lo que aprenderás de este artículo

  • ¿Por qué las impresoras 3D producen defectos de moldeo?
  • Cómo usar interruptores táctiles para mejorar los defectos de moldeo
  • Cómo usar interruptores que resulten útiles para los diseñadores

[Presentación del entrevistado] Fabricante de impresoras 3D Nagoyakougei

Esta vez entrevistamos Nagoyakougei co., Ltd.
Esta empresa fabrica impresoras 3D y gestiona un negocio de producción en pequeñas cantidades para productos industriales y de consumo que utilizan impresoras 3D.

Comenzaron el desarrollo en 2023, diciendo: "Si las impresoras 3D que hay en el mercado tienen tantos problemas, vamos a crear nuestra propia impresora 3D ideal".
La empresa está atrayendo la atención por su producto estrella, la impresora 3D "Senju" , la primera impresora 3D comercial en Japón equipada con un cambiador automático de boquillas.

名古屋工芸 岡田佳記 AM事業部長
Nagoyakougei, Gerente General de la División AM de Okada
名古屋工芸 脇本智正 技術責任者
Director Técnico de Nagoyakougei, Wakimoto
3DプリンタSenju
▲Primera impresora 3D de cambio automático de herramientas para uso profesional de Japón (de Nagoyakougei co., Ltd.)
3DプリンタSenju 自動ツールチェンジ機能
▲Equipado con una función de cambio automático de herramientas que cambia automáticamente las boquillas.

El problema más importante en el desarrollo de la impresora 3D

Este párrafo explicará los desafíos a los que se enfrentó Nagoyakougei al desarrollar sus impresoras 3D y cómo los superó.

Problema: El 90% de los fallos de moldeo se deben a un “mal moldeo de la primera capa”.

Nagoyakougei creía que el 90% de los defectos en las impresoras 3D en general se deben a "defectos en la primera capa causados ​​por la deformación de la mesa de producción".

Causa: Deformación de la mesa de moldeo que no se puede corregir.

Los siguientes efectos negativos relacionados con la mesa de moldeo son las principales causas de defectos en la primera capa.
• Expansión térmica
• Arañazos, manchas y dobleces en la mesa
• Precisión de las guías


Este tipo de distorsión de la mesa se suele detectar mediante "sensores de proximidad", pero ha habido muchos casos en los que la precisión de la medición ha sido insuficiente para evitar el fallo de la primera capa.

3Dプリンタ 1層目失敗例
▲[ Ejemplo de fallo de la primera capa] Hay huecos en las líneas de relleno debido a una medición de paralelismo inexacta de la mesa.

¿Cómo ha mejorado drásticamente la precisión la impresora 3D?

Nagoyakougei ha desarrollado un método para medir y corregir la deformación de la mesa de moldeo, la clave para la precisión del moldeo, con extrema exactitud.

Solución: Utilizar interruptores táctiles de alta precisión en lugar de sensores de proximidad.

Como solución, se adoptaron "interruptores táctiles de contacto de alta precisión" en lugar de sensores de proximidad imprecisos.
Mediante el uso de un interruptor táctil de contacto para medir con precisión la deformación de la mesa de moldeo, que no podía ser detectada por el sensor de proximidad, han logrado corregir la deformación de la mesa que provoca fallos de moldeo en la primera capa.

3Dプリンタ タッチスイッチ搭載写真
▲ Medición de Alta precisión de la distorsión de la mesa de moldeo con un Interruptor táctil de tipo contacto.

Cómo corregir la distorsión utilizando el Interruptor táctil.

El proceso para corregir la distorsión de la mesa de modelado mediante los interruptores táctiles es el siguiente:

1. Mide las coordenadas de múltiples ubicaciones en la mesa con un interruptor táctil.
2. Enviar datos de medición al controlador.

3. Determinar la distorsión de la tabla en función de los datos de medición.
4. Tras la medición, la boquilla y el interruptor táctil se cambian mediante el cambio automático de herramientas, y comienza el moldeo mientras se corrige la altura de la mesa.


[Vídeo explicativo] Método para medir la mesa de moldeo mediante un interruptor táctil

Mira el vídeo a continuación para ver cómo medir la altura de la mesa de modelado usando el interruptor táctil.
Al detectar múltiples puntos en la mesa con interruptores táctiles, es posible determinar la deformación de toda la superficie de la mesa.

▲ Medición del paralelismo de la mesa de moldeo mediante interruptor táctil (suministrado por: Nagoyakougei co., Ltd.)

[Imagen] Pantalla del firmware que muestra la distorsión medida de la mesa de moldeo.

La distorsión de la mesa de modelado medida por el interruptor táctil se representa mediante un mapa de alturas, como se muestra a continuación.
Al corregir esta distorsión durante el moldeo de la primera capa, ahora es posible evitar los "fallos de moldeo de la primera capa".

▲Visualización de la distorsión de la mesa de moldeo medida por el interruptor táctil con un mapa de altura (imagen proporcionada por: Nagoyakougei co., Ltd.)

3 razones por las que se eligieron los interruptores táctiles para las impresoras 3D

Aunque había productos similares en la lista de preseleccionados, Nagoyakogei no dudó en elegir los productos METROL .
Hay tres razones para ello.

  1. METROL cuenta con un historial de adopción abrumador en Japón y en el extranjero, y tiene una marca sólida que puede brindar tranquilidad.
  2. Rentable en comparación con los costosos sensores láser, etc.
  3. El servicio posventa es fiable gracias a que está fabricado en Japón.

¿Cuáles son los resultados de Senju, una impresora 3D equipada con interruptores táctiles?

El uso de sensores táctiles ha producido los siguientes efectos en comparación con los sensores de proximidad utilizados convencionalmente.

Resultados: Permitió medir la distorsión de la mesa de moldeo con una precisión 10 veces mayor (50 μm → 5 μm).

Por lo general, las especificaciones de los sensores en el mercado de impresoras 3D indican una precisión de 0,05 mm (50 μm), pero el sensor "Senju" de Nagoyakogei ahora puede medir con una precisión diez veces mayor. Esta medición repetida permitió un modelado de alta precisión.

Calidad de las molduras notablemente mejorada

El modelado de Alta precisión es posible gracias al control de la distancia entre la mesa de modelado y la boquilla con los valores más precisos posibles.
Senju está equipada con una función de cambio automático de herramienta que cambia automáticamente la boquilla.
La mayor ventaja es que el diámetro de la boquilla se puede modificar libremente para aumentar el rango de reproducibilidad del modelado y la velocidad del modelado de gran tamaño.

3Dプリンタ 中型ドローンフレーム例1
▲ Estructura de dron mediana (con material de soporte incorporado)
3Dプリンタ 中型ドローンフレーム例2
▲ Estructura de dron mediana
3Dプリンタ 装置部品
▲Piezas de equipo

3D
▲ Mano robótica humanoide y móvil
▲Prueba de moldeo con altura de apilamiento variable mediante cambio de boquilla (proporcionada por: Nagoyakougei co., Ltd.)

¡La tasa de fallos de la primera capa se ha reducido significativamente!
Se ha mejorado la tasa de utilización y la productividad de las impresoras 3D.

El uso de interruptores táctiles ha tenido los siguientes efectos.

  • Tasa de fallos significativamente reducida en la primera capa.
  • Gracias al uso de interruptores táctiles, ahora es posible modelar piezas de gran tamaño (más de 350 mm² ) , algo que antes solo se conseguía con impresoras caras, a bajo coste y con alta precisión. El coste se ha reducido aproximadamente a la mitad del de las impresoras convencionales.
  • Ahora es posible el moldeo rápido. El número de operaciones de preparación, como la limpieza de la mesa de producción y el recalentamiento del equipo, que lleva entre 10 y 20 minutos al empezar de nuevo , se reduce drásticamente.
  • El ajuste de altura de la boquilla y la mesa, que antes se realizaba una vez por semana, ahora se realiza una vez cada seis meses, lo que permite la creación de objetos de modelado estables .

Visión de futuro del fabricante de impresoras 3D Nagoyakougei

Queremos construir una "máquina herramienta" que pueda producirse en masa, no una impresora 3D que fabrique prototipos.

P. ¿Qué visión tiene para el futuro desarrollo de las impresoras 3D?

名古屋工芸 岡田AM事業部長 脇本技術責任者
▲ (izquierda) Gerente General, División Okada AM / (derecha) Director Técnico, Wakimoto

Director Técnico de Nagoyakougei, Wakimoto:
Queremos crear una máquina herramienta ideal, equipada con herramientas que satisfagan las necesidades no solo de la industria manufacturera, sino también de los sectores alimentario, médico, agrícola, de servicios y muchos otros. Este es el concepto que inspira "Senju", que significa "mil manos".

Ahora nos contactan empresas sorprendentemente grandes, y a veces viene tanta gente a nuestra fábrica que no podemos acomodarlos a todos.
Puedo percibir el gran interés que existe en la sociedad por las impresoras 3D.

Quiero contribuir a la recuperación de Japón como superpotencia tecnológica mediante impresoras 3D de fabricación japonesa.

Nagoyakougei , Gerente General de la División Okada AM
Si observamos el mercado, las impresoras 3D son en su mayoría productos extranjeros.
Actualmente, solo existen unos pocos equipos de fabricantes japoneses que se pueden utilizar con confianza, incluyendo el servicio de soporte.
Iniciamos el desarrollo con el deseo de desafiar este statu quo.
Si existe una impresora 3D de fabricación japonesa que pueda impulsar la industria creativa de Japón, la industria manufacturera japonesa podrá conservar más originalidad y tecnología avanzada que nunca.
Seguiremos esforzándonos por alcanzar un rendimiento y una calidad aún mayores con el objetivo de contribuir a la industria manufacturera de Japón.

Esperamos que Metrol Sensors pueda ser de utilidad para Nagoya Kogei en su continuo crecimiento y desarrollo. Muchas gracias.

Entrevista patrocinada por Nagoyakougei co., Ltd.

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