Qual è la differenza tra supporto manuale e supporto meccanico?

1. Principio tecnico: passare da "experience-driven" a "data-driven"
La capacità degli operatori di valutare e utilizzare gli strumenti è ciò che fa sì che il supporto manuale funzioni. Ad esempio, quando si lavora con coppe acetabolari in lega di titanio, i tecnici devono utilizzare attrezzature come pinzette e coltelli per staccare lentamente la struttura di supporto osservando e sentendo come ci si sente. Per questo approccio di interazione diretta al lavoro "uomo-macchina materiale", l'operatore deve avere almeno cinque anni di esperienza ed essere certificato secondo lo standard ISO/ASTM 52921. Una profonda comprensione delle proprietà dei materiali è al centro della sua tecnologia. Ad esempio, la differenza nel coefficiente di dilatazione termica tra il supporto e il substrato in lega ad alta temperatura-a base di nichel-richiede un controllo preciso della temperatura di riscaldamento (solitamente tra 150 e 200 gradi) per ottenere un distacco non-distruttivo.
Un sistema di tecnologia digitale è la base per l’assistenza meccanica. Il sistema di automazione robotizzata di Tuobo Additive Manufacturing ne è un esempio. Combina robot a sei-assi, sensori di forza, posizionamento visivo 3D e algoritmi AI. Per lavorare sulla camera di combustione di un motore aeronautico, il sistema realizza innanzitutto un modello di nuvola di punti mediante scansione laser per trovare i confini geometrici tra la struttura portante e il substrato. Quindi, la testa di lucidatura controllata dalla forza-rimuove il supporto strato per strato con una precisione di 0,1 N, mentre un sistema di feedback a ciclo chiuso- consente di modificare i parametri di elaborazione in tempo reale. Questa modalità "gemello digitale + controllo intelligente" consente una precisione di lavorazione di ± 0,05 mm, che è di gran lunga migliore del livello di ± 0,2 mm del funzionamento manuale.
2. Scenario applicativo: passaggio dalla “personalizzazione” alla “scalabilità”
Nel mondo della personalizzazione, il supporto fatto a mano è il migliore. Quando si realizzano impianti medici, il corpo di ogni paziente è diverso. Ad esempio, i dati TC vengono utilizzati per realizzare protesi articolari del ginocchio su misura che si adattano al corpo di ogni persona. Quando si utilizza la macchina manualmente, è possibile modificare facilmente il percorso di elaborazione per evitare tagli eccessivi- o insufficienti-che possono verificarsi quando il programma si solidifica nel sistema meccanico. Un caso di studio di un'azienda ortopedica rivela che la lavorazione manuale può mantenere il valore Ra di rugosità superficiale della protesi entro 0,8 μm, che è ciò che è necessario per la biocompatibilità.
Nella produzione su larga-scala, il supporto meccanico è la cosa più importante. Quando si producono molte pale di motori aeronautici, il sistema robotico può funzionare 24 ore al giorno ed elaborare 50 pezzi per dispositivo al giorno. Questo è 8 volte più efficiente che farlo a mano. La cosa più importante è che la consistenza della sua lavorazione è migliorata molto. Con il controllo del programma standardizzato, la larghezza della banda di tolleranza dimensionale di diversi lotti di prodotti può essere compressa entro 0,1 mm. Nel funzionamento manuale, invece, la larghezza della banda di tolleranza è solitamente compresa tra 0,3 e 0,5 mm a causa della fatica, delle emozioni e di altri fattori.
3. Efficienza e costi: passare dalla "crescita lineare" all'"ottimizzazione esponenziale"
Quando si tratta di efficienza, il supporto meccanico presenta molti vantaggi. Ad esempio, un tipo di ugello per motore a razzo ha 127 canali di flusso separati all'interno e una struttura di supporto lunga 3,2 metri. Sono necessarie 72 ore affinché quattro tecnici senior lavorino a turni per eseguire l'elaborazione manuale, ma il sistema robotico può essere eseguito in sole 18 ore senza alcun controllo intermedio. La capacità del sistema meccanico di elaborare le cose in parallelo è ciò che lo rende più efficiente. Il robot a sei-assi può far funzionare tre teste di lucidatura contemporaneamente, ed è così che funziona il processo di "rilevamento della lucidatura per rimozione".
L'assistenza meccanica ha una struttura di costo "ad alto costo marginale e basso input". Il costo iniziale dell'attrezzatura è di circa 2 milioni di yuan, ma il costo di lavorazione di ciascun pezzo può essere ridotto a 80 yuan per pezzo (320 yuan per pezzo per la manodopera). Una specifica azienda manifatturiera aeronautica ha scoperto che, dopo aver utilizzato un sistema automatizzato, si risparmia più di 4 milioni di yuan all’anno sui costi di manodopera, si riduce il tasso di scarto dal 12% al 3% e si aumenta l’efficienza complessiva delle apparecchiature (OEE) all’85%. Ciò che è ancora più interessante è che il sistema meccanico può adattarsi rapidamente ai nuovi elementi attraverso gli aggiornamenti del programma, mentre il ciclo di formazione manuale può richiedere fino a sei mesi, il che rende la spesa per la modifica dei sistemi piuttosto elevata.
4. Sicurezza e tutela dell'ambiente: passare dalla “protezione passiva” alla “governance attiva”
Il vantaggio principale del supporto meccanico è che aiuta a controllare i rischi per la sicurezza. La polvere che proviene dalla post-stampa 3D dei metalli (PM2,5-PM10) è esplosiva e la concentrazione minima esplosiva (MEC) della polvere di lega di titanio è di soli 30 g/m³. Anche con un sistema di aspirazione locale, il livello di polvere nell'area di lavoro può comunque avvicinarsi a 10-50 mg/m ³ quando la macchina viene utilizzata a mano. Questo è molto più alto del limite OSHA di 15 mg/m³. Il sistema meccanico utilizza una camera di lavoro a pressione negativa completamente sigillata, filtrazione HEPA e un precipitatore elettrostatico per mantenere il livello di polvere al di sotto di 0,5 mg/m³ e ridurre il rischio di esplosione del 90%.
Quando si tratta di rispettare le norme ambientali, le macchine aiutano a passare dal “trattamento finale” al “controllo della fonte”. Il liquido di scarto della lucidatura manuale, che comprende fluido da taglio e particelle metalliche, deve essere trattato come rifiuto pericoloso. Questo può costare fino a 8000 yuan per tonnellata. Il metodo meccanico riduce gli scarti del 70% utilizzando la tecnologia della lavorazione a secco e del recupero delle polveri. La polvere recuperata può essere utilizzata immediatamente per la stampa, creando un sistema di produzione a ciclo chiuso-. Uno studio condotto su una determinata azienda ha dimostrato che può recuperare il 92% della sua polvere, risparmiando così più di 1,5 milioni di yuan all'anno sulle materie prime.