来自航空航天和其他大型零件行业的工程师来到 Ingersoll Machine Tools 合作，在增材制造和减材制造方面取得突破。 （所有图片均由 Siemens Industry Inc. 提供）伊利诺伊州罗克福德的 Ingersoll Machine Tools 正在实现工业 4.0 所承诺的优势。“数字孪生”机器设计仿真、更高的机器人智能和复杂的运动是这里必不可少的工具.这些工具使更广泛的航空航天、海洋和其他工业部门可以进行大规模模具生产、零件加工和过程自动化。
“工业 4.0 所承诺的颠覆已经开始，”Jason Melcher 说， Ingersoll 销售副总裁。 “更值得注意的是，它发生在航空航天领域，w在这里，用于改进模具和零件生产的机器设计是大中之大，难中之难。”
“在这里，过程阻抗的评估不仅以小时为单位，而且以分钟为单位，和每小时磅数，”Melcher 解释道。 “在航空航天业顶级 CNC 和运动技术平台的支持下，我们看到了更强大的制造能力。”
在 Ingersoll，工艺改进一直很重要。多年来，该公司的机械、软件和工艺工程师一直与西门子工程师合作开发下一代大幅面机器设计。
但 Ingersoll 和西门子究竟在做什么才算是真正的突破？
现在，这两家技术公司正在与客户工程团队合作，以发明、验证和降低风险。他们正在进行更大规模的合作，其中智能机器人纤维放置和大规模打印/铣削零件生产是 no 不再是一个愿景，而是一个现实。
机器人纤维铺放
作为航空航天自动纤维铺放 (AFP) 领域的长期参与者，Ingersoll 进军高端机器人技术似乎是顺理成章的事情。该公司的目标是让二线和三线航空航天零件生产商能够负担得起机器人纤维铺放。但是，进入航空航天市场的步伐受到几个现实的阻碍，包括大型机器人定位的历史性不准确、机器操作员级别缺乏机器人控制以及设计和建造更大规模、定制化的高成本AFP 系统。
精确的机器人定位：即使在最近几年，大型机器人的定位精度也不会好于大约 5 毫米，并且可重复性很差。为解决这一局限性，西门子对其功能强大的 Sinumerik 840D sl CNC 进行了改进，以包括其高度复杂的机器人补偿软件 Run MyRobot。
这 has 使 Ingersoll 能够将机器人技术集成到其新的机器人 FP 光纤放置机设计中，实现了小于 1 毫米的可重复机器人定位精度。标准机器人运动和反向机器人运动都保持精度。
机器上的机器人控制：使用西门子 Sinumerik CNC Operate 界面可以在机器上轻松控制机器人 FP 机器的机器人运动。该控件的直观图形界面在 Sinumerik CNC 控件平台上通用。航空航天客户可以在全厂范围内实现更高的流程效率，因为操作员可以使用在机器之间保持相同的界面快速熟悉和高效，即使从三轴移动到五轴或具有更多轴的六轴机器人（转台，山魈、直线导轨等）。操作员的体验是相同的，无论是控制传统纤维放置、机器人纤维放置、3D 打印、机器人 3D 打印还是任何 CNC mac打磨过程。
立即从模拟到 3D 打印。 Siemens CNC 控制的机器人和 Ingersoll 的独创性使之成为可能。机器设计仿真：机床行业长期以来期待能够在移动之前虚拟设计、测试和重新设计机器、模具或零件的数字双胞胎投入实际生产。在航空航天领域，机器或零件的庞大尺寸使得物理原型制作成本特别高。
传统的试错原型制作会在时间和材料上造成大量损失。为了摆脱这些限制，Ingersoll 的软件工程师开发了仿真软件，使工艺工程师能够虚拟设计和开发机器、模具或零件。该软件环绕着西门子虚拟 NC 控制器内核 (VNCK) 仿真软件。控制器er 处理和模拟几乎所有加工循环数据和刀具路径，就像它们在实际机器上执行的那样，Sinumerik Operate 界面以图形方式显示这种精确的数字双胞胎模拟。
大型 3D 打印和铣削
世界上最大的热塑性塑料 3D 打印机进入 Ingersoll Machine Tools 巨大的开发中心时立即引起了航空工程师的注意。
在适应 MasterPrint 机器的绝对尺寸后，引起工程师注意的是更快的原型制作、更短的交货时间和制造成本降低 90% 的前景。 Ingersoll 继续创新，开发了 MasterPrint 5X，这是一款交钥匙打印和铣床，具有更大的生产力突破，再次由 Siemens Sinumerik 840D sl CNC 平台提供支持。
Michael Falk 是一名机电一体化工程师以及拥有支持的西门子销售团队的负责人在其 MasterPrint 系列的首次亮相中与 Ingersoll 合作。 Falk 经常目睹参观英格索尔开发中心的航空工程师的反应，他可以证明为什么“5X”因素具有很大的吸引力。 “百分之九十的时间，任何 3D 打印的东西都需要进行精铣，”Falk 说。 “新的 MasterPrint 正是这样做的，作为一个交钥匙操作，生产世界上最大的部件，采用自动换头技术，由 Ingersoll 开发并得到西门子的支持。”
Falk 说航空航天和海军工程师现在是什么Ingersoll 见证了他们探索曾经无法实现的流程改进目标的能力。 “2019 年 10 月，缅因大学获得了三项吉尼斯世界纪录，用于 3D 打印一艘 25 英尺长的船，实际上可以漂浮并载人，”他说。 “值得注意的是，Ingersoll 的工程师已经超越了从那以后，尺寸创下了数次记录。”
Mill-print 效率：MasterPrint 大幅面 3D 打印方法结合了五轴运动的放大速度、灵巧性和准确性。同一个龙门架现在可以实现打印、铣削、纤维铺放、胶带铺设、检查、修整等功能。
从任何角度进行 3D 打印：Ingersoll 正在发布新的 MasterPrint 5X，Falk 说。该机器可以从任何角度打印，以充分发挥其优势。因此，现在您可以使用最高效的排序快速制作大型模具或零件。五轴打印喷嘴相应地改变方向以打印更复杂的部件。
高速同步：“3D 打印过程中的同步动作是很多魔法发生的地方，”Falk 说。 “你会得到具有一致珠几何形状的漂亮零件。打印仅在拐角处根据需要减慢，然后恢复最佳速度。角落没有填满。有一个没有填充问题，没有珠子颈缩，工具中没有空隙，零件内部没有材料堆积。”
机器人 3D 打印：Ingersoll 充分利用了 Sinumerik Run MyRobot/ Direct Control，机器人补偿软件，现在是 Siemens Sinumerik 840D sl CNC 的一个关键特性。 Ingersoll 提供范围广泛的机器人系统，其中机器上的 CNC 可以控制由同一机器人操作的多个模块。
英格索尔机床开发中心的 MasterPrint 3D 打印机。用于未来
Jason Melcher 和 Michael Falk 见证了 Ingersoll Machine Tools 工程师们在支持性文化中提出探索性问题的不懈热情。他们描述了一个实验室环境，其中一名刚从大学毕业的工艺工程师正在快速学习即使是最先进的机电一体化课程也没有涵盖的东西。
在英格索尔，工程师们面临着发明、验证、学习和构建更好的加工工艺的挑战——他们得到了工具来
“西门子为机器设计过程带来了一个开放的工具箱，”Falk 说。
“您拥有五轴 Sinumerik 840D 控制器、全套电机、驱动器和组件。您拥有仿真软件和对第三方创新的公开邀请。这一切与 Sinumerik CNC 及其虚拟对应物 VNCK 内核结合在一起，成为更加进化的加工工艺的大脑。”
Nate Haug 是 Ingersoll 的工艺工程师。他是公司众多受启发的工程师之一，他们证明了使用更开放的 CNC 和运动控制工具集的优势。 “西门子从一种编程语言开始，它使我们能够做比使用“G仅代码”基于控制，”Haug 说。 “真的有两个工具集。一种是西门子语言，它允许开放范围的函数和变量。另一个工具集让我们将条件函数注入 NC 的大脑。没有这两个工具集，我们将无法做我们所做的事情。我们将 840D 用于纤维铺放机、机器人纤维铺放机、3D 打印机、机器人 3D 打印机、双头机床、立式机床、五头机床，基本上具有任何配置。”
Haug 说，除了对 Ingersoll 的现有机器进行改进外，他和其他工程师还使用他们的 Siemens Sinumerik CNC 工具集来研究新机器开发的途径。这些途径之一是材料研究。
“每种材料都有自己的流动特性，”Haug 解释说。 “西门子控制使我们能够修改代码中的功能以调整
CNC 平台使我们能够研究范围更广的材料。”
Ingersoll MasterPrint 可以 3D 打印大至 100 英尺长的模具和零件，22宽 1 英尺，高 10 英尺，打印速度高达每小时 500 磅。材料属性问题探索诸如强度、收缩、翘曲以及各向同性和各向异性材料的使用等变量。材料解决方案出现在民用、国防和基础设施应用的快速原型制作领域。一种独一无二的打印机的概念也出现了，它可以支持雄心勃勃的计划，例如使用从木材资源中提取的纤维素的生物基原料。
机器自我监控：虽然手动进行目视检查今天仍然很常见，它们正在成为对日益分散的需求的模拟答案数字化自动化生产挑战。
Ingersoll 预见到有一天，检查将成为机器的常规功能，成为次级流程。纤维铺放加工过程将监控铺层，检查是否有任何缺陷，并确保零件的准确性和可靠性。同样，混合 3D 打印流程有一天会通过无缝集成的流程自监控来连续打印和加工。
这些自动化自检流程的开发已经得到西门子 CNC 和运动控制平台，控制精确定位和位置反馈。机器可以检测、跟踪和报告任何差异。
正如 Ingersoll 和 Siemens 所证明的那样，工业 4.0 承诺的优势如今正在实现。在消除了大幅面机器人纤维铺放和 3D 打印的界限后，人们越来越期望在整个零件生产过程中实现突破性改进。
&ld“这是大局观，”Ingersoll 的 Jason Melcher 说。 “当我们拜访客户时，是为了探索流程改进。这与具有固定特性和功能的机器线路卡无关。我们正在就量身定制的流程改进展开对话。”
对于航空航天、海洋和其他先进行业的工程师来说，更大规模的创新意味着他们现在拥有无限的工具箱，可以从中进行前所未有的探索。
