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 係(xi)統(tong)與(yu)每(mei)個(ge)鋁(lv)滴(di)精(jing)準(zhun)同(tong)步(bu)是(shi)關(guan)鍵(jian)。例(li)如(ru)，為(wei)了(le)實(shi)現(xian)高(gao)精(jing)度(du)定(ding)位(wei)，必(bi)須(xu)精(jing)確(que)補(bu)償(chang)鋁(lv)滴(di)從(cong)打(da)印(yin)頭(tou)到(dao)形(xing)成(cheng)部(bu)件(jian)之(zhi)間(jian)的(de)下(xia)落(luo)時(shi)間(jian)。我(wo)們(men)為(wei)這(zhe)項(xiang)研(yan)發(fa)投(tou)入(ru)了(le)大(da)量(liang)的(de)時(shi)間(jian)和(he)精(jing)力(li)，特(te)別(bie)是(shi)為(wei)了(le)能(neng)夠(gou)以(yi)最(zui)大(da)速(su)度(du)精(jing)確(que)地(di)生(sheng)產(chan)邊(bian)角(jiao)和(he)尖(jian)銳(rui)邊(bian)緣(yuan)。液(ye)滴(di)頻(pin)率(lv)與(yu)軸(zhou)速(su)度(du)的(de)匹(pi)配(pei)也(ye)起(qi)著(zhe)極(ji)其(qi)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。同(tong)樣(yang)，大(da)量(liang)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)據(ju)不(bu)僅(jin)可(ke)用(yong)於(yu)分(fen)析(xi)，而(er)且(qie)也(ye)是(shi)參(can)數(shu)調(tiao)整(zheng)和(he)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)的(de)基(ji)礎(chu)。隻(zhi)有(you)這(zhe)樣(yang)，才(cai)能(neng)在(zai)部(bu)件(jian)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)直(zhi)接(jie)補(bu)償(chang)任(ren)何(he)可(ke)能(neng)的(de)微(wei)小(xiao)誤(wu)差(cha)。”
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）tigonglefengfudekongzhisuanfa。liru，zaiyongdayintoudexiancaiyuanliaoshengchanjunyundelvrongtishi，zhengquedewendukongzhizhiguanzhongyao。zaigongchenghuanjingzhong，qiyoushizaiyuwuxuhuashijianqiehuankaifahuanjingjiunengyufangzhenjiqixulie，bingqieyongyoufengfudexunihuagongnengxuanxiang。
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 中(zhong)可(ke)以(yi)簡(jian)單(dan)方(fang)便(bian)來(lai)實(shi)現(xian)我(wo)們(men)的(de)核(he)心(xin)專(zhuan)業(ye)技(ji)術(shu)。因(yin)此(ci)，如(ru)前(qian)所(suo)述(shu)，為(wei)了(le)在(zai)數(shu)控(kong)係(xi)統(tong)中(zhong)精(jing)確(que)定(ding)位(wei)鋁(lv)液(ye)滴(di)必(bi)須(xu)進(jin)行(xing)類(lei)似(si)於(yu)預(yu)計(ji)算(suan)的(de)操(cao)作(zuo)，以(yi)便(bian)正(zheng)確(que)計(ji)算(suan)出(chu)液(ye)滴(di)的(de)下(xia)落(luo)時(shi)間(jian)。因(yin)此(ci)，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)準(zhun)確(que)地(di)知(zhi)道(dao)下(xia)一(yi)個(ge)液(ye)滴(di)在(zai)軌(gui)跡(ji)曲(qu)線(xian)中(zhong)的(de)位(wei)置(zhi)，然(ran)後(hou)相(xiang)應(ying)地(di)設(she)置(zhi)觸(chu)發(fa)器(qi)。”
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 年nian，總zong部bu位wei於yu德de國guo威wei爾er市shi。作zuo為wei全quan球qiu自zi動dong化hua技ji術shu的de驅qu動dong者zhe，倍bei福fu定ding義yi了le自zi動dong化hua領ling域yu的de許xu多duo標biao準zhun，是shi國guo際ji標biao準zhun的de製zhi定ding者zhe和he推tui動dong者zhe。公gong司si所suo生sheng產chan的de工gong業ye 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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