1 精雕細琢，清能德創(chuàng)直驅(qū)伺服賦能3D打印 機高精作業(yè)

　　(1)3D打印原理及發(fā)展趨勢

　　憑借快速、靈活和高自由度設計等特點，3D打印技術在 各行業(yè)得到了廣泛的應用。3D打印技術學名為增材制造，是 以數(shù)字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實體物品的新興 制造技術。

　　以傳統(tǒng)FDM型(熔融沉積制造)3D打印技術為例，其 直接使用成型塑料絲材作為打印原料，經(jīng)送絲電機送入加熱 模塊，將塑料絲材熔化，根據(jù)G代碼的數(shù)控指令，利用一套 X-Y-Z三軸的機械運動機構帶動打印噴頭進行模型打印，其 打印原理如圖1所示。

　　3D打印機的動作主要依靠運動系統(tǒng)進行控制。其運動系統(tǒng) 包括步進電機驅(qū)動、伺服電機驅(qū)動以及直線電機驅(qū)動。因為直 線電機沒有傳統(tǒng)機械傳動中的齒輪、絲杠等中間轉(zhuǎn)換機構，降 低了運動慣量，因此與步進、伺服驅(qū)動等傳統(tǒng)驅(qū)動方式相比， 其定位精度和加速度具有明顯優(yōu)勢，特別適用于航天、醫(yī)療、 汽車等對工件加工精度要求較高的場景。

　　(2)清能德創(chuàng)直驅(qū)伺服應用特點及優(yōu)勢

　　憑借高效、快速的運動特點，目前直驅(qū)方案逐漸被越來 越多的3D打印機設備廠家所使用。順應這一趨勢，清能德創(chuàng) 推出多款直驅(qū)伺服產(chǎn)品，滿足不同3D打印機對直驅(qū)運控系統(tǒng) 的伺服匹配需求。

　　清能德創(chuàng)直驅(qū)伺服驅(qū)動系列(圖2 )的特點如下：

　　· 高速、高精度龍門同步功能，大幅提升打印精度;

　　· 內(nèi)置振動抑制功能，可根據(jù)打印頭末端振動情況通過 內(nèi)部伺服算法，抵消運行過程中的振動，實現(xiàn)精準打印;

　　· 設備的運行步距小，在高分辨率光柵尺的配合下，保 證加工件具有優(yōu)異的平滑度，特別適用航天、醫(yī)療、汽車等 對工件加工精度要求較高的場景;

　　· 與傳統(tǒng)驅(qū)動方式相比，省去了傳統(tǒng)機械傳動中的齒

　　輪、絲杠等中間轉(zhuǎn)換機構，避免了因傳動機構發(fā)熱導致的變 形問題，保證了打印工件的一致性，從而降低廢品率。

　　在清能德創(chuàng)直驅(qū)伺服的配合下，3D打印設備能實現(xiàn)更精 準的加工，促進3D打印機向著高精準、高性能的方向發(fā)展。

　　2 精益求精，CDD5直驅(qū)伺服解決方案助力光 伏絲網(wǎng)印刷精度提升

　　(1)光伏絲網(wǎng)印刷應用需求與挑戰(zhàn)

　　絲網(wǎng)印刷，是光伏電池片生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)之一。目前光 伏絲網(wǎng)印刷機主要采用四工位轉(zhuǎn)臺結(jié)構進行上料、拍照、印 刷、下料等動作，完成印刷工序(圖3)。由于電池片采用 非常精細的電路設計，其正面的柵線窄到只有幾十微米，因 此需要轉(zhuǎn)臺具備極高的運行精度，完成精準印刷，保證電池 性能。

　　在實際生產(chǎn)過程中，常常因為以下因素影響到光伏電池 片的絲網(wǎng)印刷精準度，降低生產(chǎn)效率：

　　· 設備定位精度低：轉(zhuǎn)臺運行位置與預期位置出現(xiàn)偏 差，直接影響電池柵線的印刷精度;

　　· 設備速度波動大：轉(zhuǎn)臺無法平穩(wěn)運行，導致印刷出現(xiàn) 斷柵、柵距和線寬過大或者過小(圖4)。

　　為保證電池片的印刷精度，廠家不得不通過降低速度的 方法進行生產(chǎn)，而同時，如此操作雖然提升了成品率，但設 備的生產(chǎn)效率也會大幅降低。

　　(2)CoolDrive D5助力光伏絲網(wǎng)印刷精度提升

　　針對絲網(wǎng)印刷對轉(zhuǎn)臺定位精度和速度的要求，清能德創(chuàng) 提出了CoolDrive D5(以下簡稱CDD5)直驅(qū)伺服解決方案， 實現(xiàn)了更高的控制精度，且有效提升了轉(zhuǎn)臺的運行速度。

　　清能德創(chuàng)CoolDrive D5直驅(qū)伺服的特點如下：

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　　CDD5伺服驅(qū)動采用全新硬件架構和直驅(qū)專用伺服算 法，將電流環(huán)控制執(zhí)行周期縮短至1.2μs，電流采樣精度達 16bit，有效地提升了系統(tǒng)的動態(tài)響應能力，使得轉(zhuǎn)臺的定位 精度可達到0.001°以內(nèi)，從而滿足了光伏絲網(wǎng)印刷的高精度 需求。

　　②大推力

　　CDD5直驅(qū)伺服支持380V電壓等級，額定最大電流70A， 最高3倍過載，同時還支持PTC-1000、KTY84、NTC與溫度 開關等溫度傳感器，適配水冷大功率DD馬達，有效提升了系統(tǒng)節(jié)拍，在高精度的前提下，助力實現(xiàn)高效生產(chǎn)。

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　　清能德創(chuàng)CDD5直驅(qū)伺服支持豐富的編碼器類型，包括 多EnDat 2.2、BiSS-C、Nikon、Tamagawa 、1Vpp+Hall、 ABZ+Hall等，具有高兼容性，滿足多種不同應用場景需求。

　　搭配高精度編碼器，CDD5直驅(qū)伺服可以提升系統(tǒng)的控制 精度，實現(xiàn)光伏絲網(wǎng)印刷轉(zhuǎn)臺在高速運行下的精準控制性能。

　?、芨呒壵{(diào)試功能

　　CDD5直驅(qū)伺服采用DriveMaster2.0調(diào)試軟件，支持頻 域分析、精準調(diào)諧等豐富功能，縮短了工程師的調(diào)試時間， 有效提升系統(tǒng)性能，特別適合各種復雜生產(chǎn)場景下的高節(jié) 拍、大力矩應用。

　　· 頻域分析：通過波特圖呈現(xiàn)系統(tǒng)準確頻域特性，量化 給出幅值裕度、相位裕度、諧振特性及抑制等關鍵指標，實 現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)性能，用戶不需要了解準確系統(tǒng)模型，適用范 圍廣泛，尤其是高復雜度和高性能場合要求的設備調(diào)試;

　　· 精準調(diào)諧：基于頻率響應分析的自動整定算法，能夠 準確辨識系統(tǒng)特性，整定時間縮短50%，濾波器頻率精度提 升至0.5Hz，有效提升設備精度。

　　先進的光伏絲網(wǎng)印刷技術不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高精度印刷， 而且在速度和成本方面也具有顯著優(yōu)勢。在高性能直驅(qū)伺 服CDD5的配合下，光伏絲網(wǎng)印刷可以實現(xiàn)高效、精準的生 產(chǎn)，有效降低了光伏電池的制造成本，提升了市場競爭力。