2D-, 2.5D- und 3D-Präzisionslaserherstellung
Ein Polaris UniverseOne ™ Bewegungssteuerungssystem wurde für die Herstellung von Präzisionslasern entwickelt. Von Anwendungen wie 2D-, 2.5D- und 3D-Lasermikrobearbeitung und Präzisions-Tiefgravur bis hin zu 3D-Metalldruckanwendungen mit mehreren Scanköpfen verfügt ein Polaris UniverseOne-System über die Werkzeuge und Technologien, die zur Erstellung der branchenführenden Laser-CNC-Werkzeugmaschine erforderlich sind .
Ein Teil wird mit einem CAD-Programm wie AutoCad, Fusion 360, Inventor, SolidWorks, CATIA und anderen entworfen. Entwürfe können 2D, 2.5D und echtes 3D sein, und die Ausgabedatei, die das Teil beschreibt, kann eine DXF-Datei (2D), eine STL-Datei (2.5D) oder eine STEP-Datei (3D) sein. Dies sind die beliebtesten Dateiformate, aber es gibt auch andere.
Es wurden viele Präzisionslaser-Herstellungsverfahren in Betracht gezogen, die als additiv, subtraktiv, fügend und Materialumwandlung kategorisiert werden. In der Kategorie Additive gibt es SLA, SLS und SLM. In der subtraktiven Kategorie haben wir Schneiden, Bohren, Gravieren, Ätzen und Ablation. Schweißen ist ein Fügeprozess. Einige Materialumwandlungsprozesse umfassen die Impedanzmodifikation und das Tempern von Metallen.
Der Trajektoriengenerator
Die CAM-Software exportiert kartesische Linien-, Bogen- und Spline-Grundelemente in den Polaris UniverseOne ™ -Controller. Mit einem hohen Maß an Intelligenz bewertet der Polaris-Sollwertgenerator die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsfähigkeiten der mechanischen Bühnenachsen und der laseroptischen Galvo-Scannerachsen. Bei dieser Auswertung führt der Polaris UniverseOne ™ -Controller das Teileprogramm so schnell aus, wie die Maschine fahren kann. Wenn ein Bediener der Maschine befiehlt, schneller als möglich zu fahren, verlangsamt die Software die Ausführungsrate und der Auftrag wird in kürzester Zeit vollständig ausgeführt.
Polaris CAD / CAM
Polaris CAD / CAM (PCC) ist eine Software zur Steuerung von Laser-CNC-Maschinen. Alle oben genannten Lasermaterialbearbeitungsvorgänge können von der Verwendung von PCC profitieren.
Für 2D-Prozesse wird die DXF-Datei in PCC importiert und Attribute werden zur Vorbereitung des Schneidens, Bohrens und Schraffierens festgelegt. Die Software generiert automatisch den Werkzeugweg entsprechend der optimierten Wegplanung. Wenn der Bediener RUN drückt, wird eine G-Code-Datei generiert und sofort zur Ausführung an den Polaris UniverseOne ™ Motion Controller gesendet.
Bei der additiven Fertigung wird die dreidimensionale STL-Datei importiert und Attribute zum Konturieren, Füllen und Erstellen von Stützen definiert. PCC schneidet die STL-Datei möglicherweise in Tausende von Ebenen. Ein oder mehrere Scanköpfe können verwendet werden. Wenn mehrere Scanköpfe verwendet werden, wird das Teil in Kacheln getrennt, Werkzeugpfade erstellt und für jeden Galvo-Scanner eine G-Code-Datei erstellt. Fortgeschrittene Methoden werden eingesetzt, um die überlappenden Bereiche zusammenzufügen.
Für echte subtraktive 3D-Anwendungen, wie z. B. eine tiefe Metallgravur auf einem 3D-Teil wie einer Kugel, wird die 3D-STEP-Datei in PCC importiert und ein 2.5-D-Muster auf die Kugel gewickelt. Es wird automatisch ein Werkzeugweg generiert, der auf einer 5-Achsen-CNC-Maschine ausgeführt werden kann.
Für eine hohe Produktivität kann die Kombination eines 5-Achsen-CNC-Tisches mit einem 3D-Galvoscanner verwendet werden. Der Werkzeugweg wird erstellt und die G-Code-Datei an den Polaris UniverseOne ™ Motion Controller gesendet. Der einzigartige 5-Achsen-IFOV-Algorithmus (Infinite Field of View) von Polaris Motion wird ausgeführt und der Werkzeugweg wird automatisch in Bühnen- und Scannerbewegung unterteilt.
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Kartesischer G-Code
Mit einem Polaris UniverseOne ™ Motion Controller erhöht sich die Produktivität durch die Verwendung des kartesischen G-Codes. Der Werkzeugweg wird für die Werkzeugspitzenposition im Werkstückkoordinatensystem definiert. Die Maschinengeometrie wird mittels inverser Kinematik entkoppelt. Dieser neue Ansatz erleichtert die computergestützte Fertigung (CAM), da sich CAM nicht um die Maschinengeometrie kümmern muss.
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Robotik und Maschinengeometrie
Die Maschinengeometrie, die die Werkzeugposition und -ausrichtung auf Motorbewegungen abbildet, ist zusammen mit den kinematischen Einschränkungen der Maschine in der Weltdatei enthalten. Polaris hat eine Bibliothek mit Maschinengeometrien für gängige Maschinentypen entwickelt. Durch Implementieren von Maschinengeometrien mit Robotikwerkzeugen und durch Ausdrücken der kartesischen Werkzeugwegbewegung im Teiledatei-Koordinatensystem können 5-Achsen-CAM-Programme auf einfache Weise Laserwerkzeugwege erzeugen.
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LCI-Technologie (Laser Control Interface)
Polaris UniverseOne ™ -Servomotorantriebe, Schrittmotormodule und Galvo-Steuermodule sind standardmäßig mit einer Laser Control Interface (LCI) ausgestattet. Aufgrund des patentierten Gbit / s-Bewegungssteuerungsnetzwerks von Polaris Motion wird eine Nanosekundensynchronisation über alle Module hinweg erreicht, und jedes Modul mit einer LCI-Verbindung kann zur Steuerung eines Lasers verwendet werden.
Der LCI kann gepulste Laser und Dauerstrichlaser (CW) steuern. Im gepulsten Modus können eine Triggerung mit fester Tonhöhe und eine POD-Triggerung (Puls on Demand) verwendet werden. Pulsraten im MHz sind möglich. Bei CW-Lasern kann die PWM-Steuerung verwendet werden, um die Leistung mit Geschwindigkeit zu regeln, und die analoge Laserpulsformung (ALPS ™) ist verfügbar, um empfindliche Prozesse wie das Laserschweißen fein abzustimmen.
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