格勞博集團是一家在全球範圍內運作的家族企業，自 95 年(nian)前(qian)成(cheng)立(li)以(yi)來(lai)，一(yi)直(zhi)致(zhi)力(li)於(yu)為(wei)全(quan)球(qiu)知(zhi)名(ming)的(de)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)商(shang)研(yan)發(fa)以(yi)及(ji)生(sheng)產(chan)各(ge)種(zhong)係(xi)統(tong)和(he)機(ji)床(chuang)。在(zai)當(dang)今(jin)這(zhe)個(ge)日(ri)新(xin)月(yue)異(yi)的(de)時(shi)代(dai)，他(ta)們(men)不(bu)僅(jin)致(zhi)力(li)於(yu)追(zhui)求(qiu)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin)，更(geng)具(ju)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)市(shi)場(chang)開(kai)拓(tuo)能(neng)力(li)。他(ta)們(men)於(yu) 2019 年成功研製出的增材製造領域的第一台機床樣機。其新型液態金屬打印機 GMP300 配備了基於 PC 的自動化控製技術，它能夠經濟高效地使用鋁合金線材進行高精度、高速度的 3D 打印。
來自格勞博集團增材製造團隊的 Emanuel Engelsberger 和團隊負責人 |ohannes Glaschrōder 博士，以及倍福慕尼黑分公司經理 Darius wala (從左到右)在外觀優雅的新型 GMP300 前合影留念
格勞博集團總部位於德國明德海姆市，其產品範圍包括通用加工中心、高度靈活的生產係統和手動裝配站，以及主要針對汽車行業的全自動裝配生產線。2018 年，公司出於創新考慮，將重點放在增材製造設備上，以評估電動汽車和燃料電池等未來技術。
經濟靈活的增材製造技術
GMP300 液態金屬打印機采用無粉製造工藝，可安全快速地生產形狀接近成品的部件，為客戶提供可靠、高效且經濟的係統技術（采用 3 軸運動學，最大軸速度為 30 米/分），同時還提供了最大的生產靈活性。此外，該係統還配備了一個含惰性氣體的裝配空間，以及大量用於監測液滴、噴嘴和部件高度的傳感器。同時，它還可加工鋁合金線材，由於無需處理粉末，從而降低了潛在風險。格勞博增材製造團隊負責人 Johannes Glasschröder 博士解釋道：
“我(wo)們(men)為(wei)此(ci)開(kai)發(fa)了(le)一(yi)種(zhong)全(quan)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)，與(yu)傳(chuan)統(tong)工(gong)藝(yi)相(xiang)比(bi)，具(ju)有(you)更(geng)加(jia)廣(guang)闊(kuo)的(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)。例(li)如(ru)，線(xian)材(cai)原(yuan)料(liao)要(yao)比(bi)常(chang)用(yong)的(de)粉(fen)末(mo)原(yuan)料(liao)便(bian)宜(yi)得(de)多(duo)。這(zhe)為(wei)快(kuai)速(su)、經濟地小批量加工製造鋁合金部件提供了理想條件。”
使用 GMP300 液態金屬印刷機生產的部件示例
格勞博增材製造團隊的 Emanuel Engelsberger 在談及所麵臨的技術挑戰時補充道：
“ CNC xitongyumeigelvdijingzhuntongbushiguanjian。liru，weileshixiangaojingdudingwei，bixujingquebuchanglvdicongdayintoudaoxingchengbujianzhijiandexialuoshijian。womenweizhexiangyanfatouruledaliangdeshijianhejingli，tebieshiweilenenggouyizuidasudujingquedishengchanbianjiaohejianruibianyuan。yedipinlvyuzhousududepipeiyeqizhejiqizhongyaodezuoyong。tongyang，daliangdechuanganqishujubujinkeyongyufenxi，erqieyeshicanshutiaozhengheguochengkongzhidejichu。zhiyouzheyang，cainengzaibujianzhizaoguochengzhongzhijiebuchangrenhekenengdeweixiaowucha。”
三維結構的構建速度通常為 250 個液滴/秒（如圖上方所示）
Johannes Glasschröder 博士認為，該技術的應用範圍非常廣泛，幾乎沒有任何限製，但它對打印速度的要求各不相同。目前已經實現了每秒 1000 個鋁滴的打印速度，但通常打印速度為每秒 250 個鋁滴。使用較慢的打印速度時，結果通常會更精確，並且也可以使用更大的鋁滴體積快速實現所需效果。
基於 PC 的控製技術具有速度快、精度高的特點
繼格勞博在電動汽車領域采用倍福基於 PC 的控製技術獲得成功之後，增材製造團隊也決定選用這項技術。Emanuel Engelsberger 解釋道：“我們不僅能滿足傳統要求和內部標準，而且基於 PC 的控製技術還能夠完全滿足我們對速度和精度的要求。”Johannes Glasschröder 博士也證實了這一點：“最重要的是，倍福的控製平台易於使用，開放性強，並且可以集成我們自己的擴展功能，這意味著它是經得起未來考驗的。”
性能強大的 C6030 超緊湊型工業 PC 用於控製所有設備和操作流程
C6030 超緊湊型工業 PC，其單核計算能力很高，非常適合這個應用。Johannes Glasschröder 博士還認為，Beckhoff工業 PC 搭載的處理器種類非常豐富且定期更新，能夠滿足未來發展需求以及可持續發展方麵的要求。格勞博選擇了一台CP3918 多點觸控控製麵板，配備 18.5 英寸顯示屏和定製化按鈕擴展件，確保機器操作方便。
總共七個伺服軸所需的高精度和高動態運動通過 3 個單通道和 2 個雙通道 AX5000 伺服驅動器以及 AM8000 伺服電機實現。此外，格勞博還使用了倍福的安全產品：在伺服驅動器方麵，使用的是 AX5805 TwinSAFE 驅動器選項卡，而在 I/O 方麵，使用的則是 EL6910 TwinSAFE 邏輯端子模塊和多個 TwinSAFE 端子模塊。
AX5000 伺服驅動器與 AM8000 係列伺服電機配合使用，確保實現高精度、高動態的運動
總體而言，I/O 層由大量數字量和模擬量 EtherCAT 端子模塊以及 EtherCAT 端子盒構成。Emanuel Engelsberger 在描述它們的重要優勢時說道：“對我們來說，數據采集、處理的速度和精度至關重要。隻有采用倍福的 XFC 極速控製技術，即 EL2262 超采樣端子模塊，我們才能根據軌跡規劃精確設置相應的觸發信號，並實現與視覺係統同步等要求。而這正是 GMP300 的核心應用。”
此外，另一個優勢是倍福的 I/O 產品具有各種接口，便於集成 IO-Link 傳感器（通過 El6224）等設備。
性能強大且操作便捷的軟件組件
Emanuel Engelsberger 認為，倍福 TwinCAT 自動化軟件已經通過大量應用證明了其優勢，尤其是在與各種 EtherCAT 模擬量模塊配合使用時，TwinCAT 3 組件（TF4100）提(ti)供(gong)了(le)豐(feng)富(fu)的(de)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)。例(li)如(ru)，在(zai)用(yong)打(da)印(yin)頭(tou)的(de)線(xian)材(cai)原(yuan)料(liao)生(sheng)產(chan)均(jun)勻(yun)的(de)鋁(lv)熔(rong)體(ti)時(shi)，正(zheng)確(que)的(de)溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。在(zai)工(gong)程(cheng)環(huan)境(jing)中(zhong)，其(qi)優(you)勢(shi)在(zai)於(yu)無(wu)需(xu)花(hua)時(shi)間(jian)切(qie)換(huan)開(kai)發(fa)環(huan)境(jing)就(jiu)能(neng)預(yu)仿(fang)真(zhen)機(ji)器(qi)序(xu)列(lie)，並(bing)且(qie)擁(yong)有(you)豐(feng)富(fu)的(de)虛(xu)擬(ni)化(hua)功(gong)能(neng)選(xuan)項(xiang)。
定製的 CP3918 多點觸控控製麵板可顯著提高 GMP300 的利用率
TwinCAT 3 CNC (TF5200) 是應用核心（軌跡計算）的基礎，Emanuel Engelsberger 解釋道：“TwinCAT 的開發界麵、軟件架構和易用性在我們熟悉期間就給了我很大支持。在 TcXaeShell zhongkeyijiandanfangbianlaishixianwomendehexinzhuanyejishu。yinci，ruqiansuoshu，weilezaishukongxitongzhongjingquedingweilvyedibixujinxingleisiyuyujisuandecaozuo，yibianzhengquejisuanchuyedidexialuoshijian。yinci，womenxuyaozhunquedizhidaoxiayigeyedizaiguijiquxianzhongdeweizhi，ranhouxiangyingdishezhichufaqi。”
關於德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注於自動化新技術的德資企業，創立於 1980 nian，zongbuweiyudeguoweiershi。zuoweiquanqiuzidonghuajishudequdongzhe，beifudingyilezidonghualingyudexuduobiaozhun，shiguojibiaozhundezhidingzhehetuidongzhe。gongsisuoshengchandegongye PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統，可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作夥伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福於 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶於上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準，並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於 PC 的控製技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。
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