Shashin Kagaku ist ein japanischer Hersteller von 3D-Druckern, die in einem keramischen Verfahren Präzisionsteile fertigen. Das neue System SZ-6000 mischt Aluminiumoxidpulver mit einem lichtreaktiven Harz zu einem Ausgangsmaterial für den 3D-Druck. Aus diesem Ausgangsmaterial entsteht gezielt durch UV-Licht ausgehärtet Schicht für Schicht, die gewünschte Form. Danach werden die Teile in einem Ofen erhitzt. Hierbei verdampft das Harz und das Keramikpulver wird gesintert und so eine praxistaugliche Festigkeit der Fertigungsteile erreicht. Der 3D-Drucker ist in der Lage, relativ große Teile mit Abmessungen von mehr als 600mm in der Höhe und Breite sowie 300mm in der Tiefe zu fertigen. Dabei werden Toleranzen im Mikrometerbereich eingehalten. Hierfür bedarf es einer hochpräzisen Motion-Control Ansteuerung zur Koordination diverser Rotations- und Linearachsen. Zudem ist hohe Geschwindigkeit gefragt, um die Produktionsvorgaben zu erfüllen. Selbstverständlich geht die gesamte Druckerarchitektur weit über die Motion-Control-Aspekte hinaus. Die Steuerung der digitalen UV-Lichtverarbeitung muss eng mit der Steuerung für die Bewegungsachsen gekoppelt sein, wobei auch alle anderen Maschinenfunktionen zu integrieren sind.
In dieser Applikation ermöglicht die CC-Link-IE-TSN-Technologie unter Einhaltung der IEC/IEEE-Standards IEC802.1AS und IEC802.1Qbv den Transport unterschiedlicher Datenströme gleichzeitig in einer einzigen Ethernet basierten Netzwerkarchitektur. Diese Standards synchronisieren die Datenflüsse im Netzwerk und regeln Prioritäten der verschiedenen Datenströme. Die konvergente Netzwerkarchitektur ermöglicht es, das Motion-Control-System im selben Netzwerk zu organisieren, wie auch die übrigen System-I/Os. Erst so ist der hohe Integrationsgrad von Motion-Control- und UV-DLP-System möglich. Das aktuelle System kann bis zu 128 Achsen ansteuern, sodass in Zukunft noch weitere fortschrittliche Entwicklungen machbar sind. Die Konstruktion der Maschine konnte stark vereinfacht werden, weil die interne Verkabelung aufgrund der schlanken Netzwerkarchitektur weniger komplex ausfällt. Die Gigabit-Bandbreite des Netzwerks trägt dazu bei, dass sich die Produktionsgeschwindigkeit von 3D-Druck-Teilen gegenüber anderen Systemen in etwa verzehnfacht hat. Konkret konnte ein Takt von 125µs erreicht werden.
Mit der Fähigkeit von TSN, OT und IT-Traffic zu konvergieren, ist die Integration eines herkömmlichen Industrie-PCs ausreichend – ohne spezielle Hardware. Des Weiteren wurde eine Schnittstelle zu externen CAD-Systemen geschaffen. So können Konstruktionsdateien heruntergeladen und in Motion-Control-Programme umgewandelt werden. Diese steuern die Teilefertigung. John Browett, General Manager der CLPA Europe: „Uns war immer schon klar, dass CC-Link IE TSN Endanwendern und Maschinenbauern erhebliche Produktivitätsvorteile verschaffen wird. Dieser innovative 3D-Drucker von Shashin Kagaku zeigt aber erst das ganze Potenzial.“
