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GTS+GSHD|助力3D打印设备高速高精制造

GTS+GSHD|助力3D打印设备高速高精制造

2024/2/6 19:07:24

随着中国高端工业对设计及生产制造效率的要求日益提高,增材制造以其独特的工艺属性,正成为解决复杂加工快速化问题的重要手段。3D打印相较传统加工方式具有低成本、高效率、应用场景适应性好等优势。结构复杂的零件也可以快速加工成形,从而缩短产品研发周期,提高材料利用率,极大优化了传统的制造模式。当前3D打印已被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域,并将逐渐被应用于更多的领域中。

过去10年,全球3D打印行业呈现快速发展态势,据AM Reference援引 《Wohlers Report 2023》数据,2022年全球3D打印市场规模达180亿美元,年增长率达18.3%,相较于2012年的22.88亿美元增长近8倍。根据华曙高科招股说明数据,2025年增材制造行业规模较2020年将增长2倍,达到298亿美元,到2030年将增长5.6倍,达到853亿美元。

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3D打印产品

固高伺创GSHD高性能伺服驱动器在华东某客户的3D打印机设备中得到了批量应用。下图展示的是高温材料3D打印设备,可打印PEEK、PEEK-CF、PEKK等高性能材料及多种工程塑料(如PA、PC、ABS等),打印件精度可达50微米。

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高温材料3D打印设备

解决方案

固高科技为客户量身定制的GTS运动控制卡+GSHD伺服驱动器的解决方案使用差分脉冲控制,实现规划平滑连续,高阶可导,解决了传统方案中轨迹过大滞后的问题。

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运动控制系统架构图

目前3D打印使用材料主要为树脂塑料,塑料材料又以聚丙烯(PP)应用最广。但聚丙烯在3D打印过程中容易发生翘曲变形,最终造成“料已成材,却无成器”的结果。客户使用单端脉冲控制的PLC,发给驱动器的规划有毛刺且容易受到干扰,如下图所示。驱动器收到的规划速度不平滑,导致电机运行震动明显,误差较大。

未做滤波处理前的运动误差

经过GSHD伺服驱动器高性能IIR滤波器处理后,误差明显减小,加工效果达到打印要求。

对规划进行滤波处理

滤波处理后的运动误差

由于GSHD系列伺服驱动器的位置环控制周期为125us,大于控制器的规划周期,所以位置环输入滤波器通常用于减缓规划指令的阶梯突变,降低规划不连续对设备造成的冲击,延长设备使用寿命,提高控制精度。
GSHD系列伺服驱动器的位置环输入滤波器分为FIR滤波器和IIR滤波器两种:FIR滤波器平滑时间取值范围为 0.5~127ms,值越大平缓效果越强,但设置值过大会造成系统节拍变慢,规划和反馈滞后越严重;IIR滤波器截止频率越小,滤波效果越明显,可有效降低控制器指令加加速度时间,同样,滤波越深,规划和反馈滞后越严重。


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李娜
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