При словах «металлическая 3D-печать» большинство представляет себе установку, запертую в шкафу, где луч методично сканирует металлический порошок на столе построения. Недавнее предложение FANUC выглядит иначе: на авансцену выведены шестиосевые вертикальные многосуставчатые роботы серии M-800 — манипулятор несёт головку направленного энергоналожения (DED), которая плавит лазером металлический порошок или проволоку и «выкладывает» деталь слой за слоем. Абсолютная точность самого робота повышена примерно в 10 раз, до ±0,1 мм; точность прямолинейных и дуговых траекторий — также ±0,1 мм. Прицел — крупные и сложные по форме детали, до которых специализированным установкам не дотянуться.
Сначала ключевые пункты:
- FANUC строит систему металлического АМ (аддитивного производства) на основе обрабатывающих роботов серии M-800; DED-инструмент берётся у сторонних производителей; клиенту предлагается целостное системное решение;
- абсолютная точность робота выросла примерно в 10 раз, до ±0,1 мм; точность линейных и круговых траекторий — также ±0,1 мм;
- в отличие от специализированных установок, ограниченных размером стола построения, у робота большая рабочая зона; главный фронт — крупные и сложные по форме детали;
- инструмент построения остаётся у внешних поставщиков, точность, жёсткость и управление — собственные компетенции FANUC; кто будет отвечать за качество системы в целом — стратегический фокус;
- рост точности — предпосылка, а не гарантия: скорость построения, качество наплавки и стабильность материала ещё предстоит проверять на реальных деталях.
От «удаления» к «наращиванию»: смена ремесла у обрабатывающего робота
О происхождении M-800 стоит сказать пару слов. Изначально это обрабатывающий робот для резания и шлифования, десятилетиями «удалявший» материал — срезавший лишнее с заготовки. Теперь FANUC перевела его на противоположное ремесло: «наращивать» материал слой за слоем. На стороне инструмента DED-головка построения — лазерное плавление металлического порошка (powder) или проволоки (wire) с послойным осаждением — закупается у других производителей; дело FANUC — провести манипулятором с этой головкой достаточно точную траекторию и упаковать всё вместе в системное решение.
Прирост характеристик самого корпуса немал. По словам FANUC, благодаря собственным методам анализа и технологии калибровки (calibration), выявляющей и компенсирующей индивидуальные особенности каждого экземпляра, достигнуты высокая жёсткость и абсолютная точность ±0,1 мм — примерно десятикратный уровень прежних изделий. Исполнительный директор Кэнъитиро Абэ поясняет: «Достаточно ввести числовые значения, чтобы завершить простое обучение, — и даже детали сложной формы изготавливаются металлическим АМ с высокой точностью».
Абсолютная точность и повторяемость: решает разницу в одном слове
У робота в обработке извечное слабое место — точность. Многосуставчатому манипулятору не избежать прогибов, и между позицией, куда его посылает команда, и той, куда он реально приходит, всегда есть зазор. Здесь важно разводить два часто путаемых термина: повторяемость измеряет воспроизводимость одного и того же движения при многократном повторении; абсолютная точность измеряет, насколько рабочий орган фактически приближается к заданным координатам. «Стрелять точно» позволяет именно вторая. Чем выше абсолютная точность, тем прямее робот движется по числам чертежа, без многократной подгонки по натуральному образцу. Прирост примерно в 10 раз плюс покомплектная калибровка и компенсация означают резкое сокращение объёма регулировок траекторных отклонений — только тогда и держится обучение по принципу «ввёл числа — работаешь».
Но для полноты картины: это лишь та половина точности, что касается доставки рабочего органа в целевую точку. Размеры и качество построения готовой детали зависят от звена DED-процесса — плавления, затвердевания, послойного наращивания. Точность позиционирования — одно из необходимых условий качественного металлического АМ, но не достаточное: сама по себе она конечное качество детали не определяет.
Почему робот, а не специализированная установка
Основным носителем металлического АМ остаётся специализированная установка, у которой размер стола построения — потолок: качество построения стабильно, но габариты детали жёстко заперты рабочей камерой. Робот наоборот: зона достижимости манипулятора велика, свобода ориентации высока — сколь бы крупной ни была деталь и как бы ни замысловато менялись направления поверхностей, манипулятор сменит позу и пройдёт вплотную к ним. FANUC определила главным фронтом крупные и сложные формы, где специализированные установки слабы, — и берёт именно эту щель в размерах.
Может подыграть и рынок. По прогнозу Министерства экономики, торговли и промышленности Японии, к 2040 году рынок металлического АМ вырастет примерно в 4–10 раз к уровню 2025 года: консервативный сценарий — около 14,9 млрд евро (примерно 2,7 трлн иен, или 135 млрд юаней), оптимистичный — около 42,5 млрд евро. Важно понимать: металлический АМ не собирается целиком вытеснять резание, литьё и ковку — он принимает сложные по форме и мелкосерийные детали, которые тем процессам даются с трудом; робот же борется за ту часть, куда специализированным установкам не дотянуться по габаритам: крупные, высокомаржинальные, мелкосерийные изделия. Применения движутся от прототипов к реальным деталям — «дочка» японской Sodick уже разработала систему поверхностной обработки автомобильных тормозов методом металлического АМ.
Инструмент вовне, точность внутри: кто решит задачу системной интеграции
Самое важное и самое легко просматриваемое в этой конструкции: DED-инструмент самим FANUC не контролируется. Ключевые технологии плавления и наращивания отданы внешним поставщикам; FANUC создаёт ценность на собственных сильных сторонах — точности, жёсткости и управлении, — а затем соединяет обе части в целостное предложение. Плюс в том, что каждый делает то, в чём он лучший; минус не менее очевиден: ключевой инструмент, определяющий качество построения, не у неё в руках — и кто же тогда отвечает за то, чтобы свести обе половины воедино и гарантировать качество всей системы? Как бы ни выросла точность робота, сама по себе она не определяет общую производительность и качество построения металлической АМ-системы. Ответ на этот вопрос напрямую определит, чем эта связка станет в глазах клиента: продуктом или инженерным проектом.
Для действующих пользователей M-800 есть и предметный практический вопрос: тот же робот в принципе может быть протянут от резания к металлическому АМ. Но это условность: потребуется дооснастить его DED-инструментом и накопить параметры технологии построения, и оборудование, занятое резанием, не обязательно удастся перевести напрямую. Это не доставшееся даром преимущество, а тема, ждущая проверки.
Следующий пункт внимания: превратится ли точность траектории в стабильное качество деталей
Практичен ли DED-способ, в конечном счёте решают три вещи: скорость построения, качество осаждения, ассортимент пригодных материалов. Даже при выросшей абсолютной точности робота стабилен ли процесс построения с его плавлением и затвердеванием и насколько удастся сжать разброс качества между деталями — покажет отчёт по реальным изделиям. Фокус — скорость, качество, материалы; и ни один из трёх пунктов не определяется роботом единолично: всё зависит от того, как он сыгран в связке с DED-инструментом. ±0,1 мм — красивый входной билет, но матч только начинается. Для нас, занимающихся подержанными машинами и сервисом, стоит сразу записать одно: если эта связка наберёт силу, в системе оценки обрабатывающих роботов вскоре появится ещё один параметр — «абсолютная точность». По теме: продажа подержанных роботов, FANUC × NVIDIA закрывают разрыв в симуляции.
Читайте также
- Управление реальной машины в симуляции: FANUC × NVIDIA
- Kawasaki, FANUC и Yaskawa строят фундамент данных
- Охват брендов и материалы по моделям
