Robotic Wire Arc Additive Manufacturing with Variable Height Layers

要約

ロボット ワイヤ アーク積層造形は、他の金属積層造形プロセスに比べて高い成膜速度と大きな印刷体積により広く採用されています。
複雑な形状の場合、層内で高さを変えて印刷すると、サポート材や形状の分解を必要とせずにオーバーハングを生成できるという利点があります。
このアプローチは、事前に計算されたロボット速度プロファイルを使用して、一貫した幾何学的品質を達成するために鋼材に対して実証されています。
対照的に、アルミニウムは前の層の温度と密接に関係するビード形状を示し、その結果、部品内のさまざまな点で堆積材料の高さに大きな変化が生じます。
この論文では、層間の堆積材料の高さの変動を補正するための閉ループ アプローチを紹介します。
別のロボットに取り付けられた IR カメラを使用して溶接炎を追跡し、溶着材料の高さを推定します。
次に、ロボットの速度プロファイルは、プロセスとシステムの制約を考慮しながら、前の層の誤差と公称計画高さプロファイルを考慮して更新されます。
このフレームワークの実装では、開ループの場合に比べて大幅な改善が見られ、不正確なモデル パラメーターに対する堅牢性が実証されました。

要約(オリジナル)

Robotic wire arc additive manufacturing has been widely adopted due to its high deposition rates and large print volume relative to other metal additive manufacturing processes. For complex geometries, printing with variable height within layers offer the advantage of producing overhangs without the need for support material or geometric decomposition. This approach has been demonstrated for steel using precomputed robot speed profiles to achieve consistent geometric quality. In contrast, aluminum exhibits a bead geometry that is tightly coupled to the temperature of the previous layer, resulting in significant changes to the height of the deposited material at different points in the part. This paper presents a closed-loop approach to correcting for variations in the height of the deposited material between layers. We use an IR camera mounted on a separate robot to track the welding flame and estimate the height of deposited material. The robot velocity profile is then updated to account for the error in the previous layer and the nominal planned height profile while factoring in process and system constraints. Implementation of this framework showed significant improvement over the open-loop case and demonstrated robustness to inaccurate model parameters.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google