脉冲电化学加工（PECM）技术，以其独特的快速腐蚀能力，在原子级制造领域展现出高精度优势，能够轻松打造出复杂度极高的几何结构。这一技术特性使其成为高科技应用中制造精密金属零件的首选方案。为了进一步推动这一核心工艺在全自动高产能生产线上的应用，VoxelInnovations与PalmettoMechatronics携手合作，充分利用倍福提供的基于PC的开放式控制技术，实现技术的深度融合与系统升级。在为美国能源部高级研究计划局（ARPA-E）效力的期间，VoxelInnovations公司CEODanielHerrington获得了全新的洞见。“制造业，这一支撑着能源、医疗设备以及航空航天等多个领域重大技术突破的基石，一直在我心中占据着重要的位置。我深切地向往着制造业的未来，同时也敏锐地察觉到电化学加工技术所蕴含的无穷潜力。”VoxelInnovations，这家位于北卡罗来纳州罗利的公司，自年成立以来，已逐步发展为脉冲电化学加工（PECM）领域的佼佼者。凭借自主研发的设备，他们为全美范围内的客户提供合同制造服务，涉及航空航天、医疗设备、能源等多个精密金属零件需求旺盛的行业。
Voxel的初创团队便展现出独特的魅力和才能。其中，电化学专家OmarYepez博士长期致力于探索延长近海设备在恶劣环境下的抗腐蚀寿命。而如今，DanielHerrington致力于在Voxel实现相反的目标。这正是脉冲电化学加工的魅力所在：它能够以极快的速度和高度定向的腐蚀能力，以原子级精度塑造出复杂且高质量的几何形状。
“PECM是一种非接触式、非热处理技术，能够在不引起零件变形的情况下精准地制造出复杂的薄壁结构几何形状。”DanielHerrington兴奋地表示，“借助PECM技术，我们能够突破传统制造工艺的经济性与技术局限，生产出那些曾经成本高昂或根本无法制造的复杂零件。”为了进一步推动Voxel的创新发展，其团队决定引入一套先进的自动化系统，以应对产量增长的挑战。经过对多家供应商的深入调研和综合评估，Voxel最终选择了倍福作为合作伙伴。这一选择也让他们与南卡罗来纳州格林维尔市的PalmettoMechatronics公司结下了不解之缘。在Voxel、Palmetto以及倍福团队的共同努力下，一条集成了尖端机器人技术与高效检测功能的自动化生产线应运而生。这条生产线不仅配备了精确的产品处理和质量控制功能，还实现了零件的高效加工。在生产过程中，零件首先通过精确分离技术进行预处理，随后由SCARA机械手进行准确装载。龙门式移动托盘则平稳地穿越预加工槽，确保零件能够顺畅进入PECM单元。关节型机器人在此展现出极高的灵活性，能够同时抓取多个工件并精准送入PECM单元。
在PECM单元内，工具下降至预定位置，与工件之间的微小间隙被流动的电解液充满。通过施加恰当的电压电势，系统利用电解方式精确溶解金属，同时借助电解液作为冲洗剂，有效清除加工废料和残余热量。完成加工后，机器人将零件卸载至单独托盘，并由龙门架平稳送入后处理槽和干燥室。最后，另一台SCARA机器人负责卸载托盘，并将零件输送至配备MicroEpsilon光学传感器的检测工站进行质量检查。
这套自动化生产线的引入，极大地提高了Voxel的生产效率和产品质量，为其在脉冲电化学加工领域的持续领先地位奠定了坚实基础。一个SCARA机器人负责卸载托盘，并将产品精准输送到检测工站。而在这背后，自动化软件成为了解决生产过程中棘手难题的得力助手。VoxelControls的资深工程师KevinJudd与RobertBelk携手合作，充分利用倍福的TwinCAT3自动化软件对设备进行精细编程。TwinCAT软件为工程师们提供了前所未有的编程灵活性，使他们能够依据个人专业技能及实际需求，自由选择最适合的编程语言。在此次合作中，Belk巧妙地结合结构化文本与C#语言，为HMI设计了独具特色的定制方案。倍福AM伺服电机，配备滚珠丝杠执行器，能以卓越精度操控PECM工具的升降动作。而TwinCAT软件不仅提供标准的PLC功能及PID循环控制，还集成了诸多强大功能，如ADS通信桥梁光学测量设备和HMI，以及PTP运动控制库等。特别值得一提的是，通过13个倍福AM伺服电机驱动的滚珠丝杠执行器，可实现PECM工具的精准升降。此外，TwinCAT3DatabaseServer与数据库的高速连接能力，对工作进度控制和关键绩效指标的确定至关重要。在生产过程中，该系统需实时与MS-SQL数据库交互。每当零件放入第一个托盘时，会赋予其虚拟序列号，并在整个流程中持续更新。这种零件数据的详尽记录，对检测机床磨损或损坏状况、优化加工过程具有重大价值。同时，倍福数据库客户端软件使得在TwinCAT控制软件中执行存储过程更为高效。
Voxel公司的高性能PECM生产线，采用了搭载TwinCAT软件的CX嵌入式控制器作为机床中央控制器。通过直接插接的EtherCAT端子模块，CX与机器人、光学测量仪、MS-SQL数据库进行顺畅通信，并支撑HMI程序的运行。其搭载的强大Intel?Xeon?多核处理器，为应对短周期内的密集计算任务提供了充足的计算能力。倍福EtherCATI/O系统中的EL伺服电机端子模块，为AM伺服电机提供了紧凑且高效的48V直流伺服驱动方案。在通信领域，EtherCAT以其高速实时性和灵活的拓扑结构脱颖而出。该系统不仅能精确控制机械臂末端工具和24套抓手配备的阀门传感器，还为AM伺服电机提供了节省空间的驱动解决方案。此外，机器人内置的TwinSAFE硬件和功能通过EtherCAT网络实现功能安全，确保生产过程的安全性。
创新自动化解决方案助力大规模生产经过一年的精心研发，Voxel的自动化PECM生产线于年6月正式投入运营，年产能高达约万个零件，成功达到设计阶段设定的所有性能基准。该系统通过全方位可视化监控质量控制数据、pH值等关键参数，确保数据可追溯性，满足AS航空航天质量管理体系和ISO医疗器械质量管理体系的要求。同时，它能在检测到任何超出预设公差范围的情况时立即自动暂停生产并发出警报，保障生产质量和安全。
客户至上的全方位支持DanielHerrington表示：“我们的愿景是为客户提供差异化解决方案，帮助他们优化性能和成本指标，无论是在制造喷气发动机关键部件、可植入医疗装置还是能源领域应用的热交换器方面。”他强调，公司将致力于在整个生产流程及产品生命周期的每个阶段都为客户提供全面的支持和协助，成为客户信赖的工程开发和批量制造合作伙伴。这一策略已证明其有效性：为了满足订单需求，公司采用三班制确保生产线24小时高效运转。