3D打印机必须尽可能保持紧凑的占地面积和高效。对于一些用于快速生产制造原型产品或批量生产的工业应用尤其如此，这些生产依赖于3D打印机而非传统制造方法。不仅自动化系统必须保持紧凑，能够安装在打印机框架内，减少或消除对电气柜的依赖，而且运动控制还应完全集成，用尽可能少的硬件，并尽量减少布线。

　　基于PC的现代控制技术，为增材制造的自动化和运动控制提供了一种高效、紧凑的方法。这是通过几十年来在众多行业中证明了有助于性能提高和空间节省的硬件和软件来实现的。

　　运动控制和小型化

　　使用工业PC技术的自动化一直与硬件整合有关。这意味着更少的设备，也就是在紧凑的空间内，一个设备可以完成更多的工作。虽然经过扩展，已经包括大量的自动化、控制和测量功能，但它的初衷是将可编程逻辑控制器（PLC）、人机界面（HMI）和运动控制结合在一个强大的设备上。这主要得益于商用（COTS）处理器功能的不断扩大。

　　微处理器中晶体管倍增的摩尔定律，使得这些成为可能。小型芯片组处理器性能持续提高所带来的影响越来越大。自动化技术领导者利用这些强化工业 PC (IPC)，使它们可以完成比传统 PLC、可编程自动化控制器 (PAC) 或独立运动控制器更多的工作。

图1：新型AMI812x系列集成伺服驱动器，扩展了紧凑型驱动器技术组合，配置了现场分布式安装设备。图片来源：Beckhoff Automation

　　如今，在3D打印机中设置一台IPC，就可以实现双倍、三倍、四倍甚至更多的工作任务，其占地面积与单用途传统设备相当。运动控制、逻辑计算、计算机数控（CNC）和可视化，是用于整体机器控制的中央IPC的工作职责。

　　除了使控制系统更小之外，其优势还包括降低硬件成本、减少布线、减少需要管理的软件平台和网络、缩短编程和调试时间、加快上市时间和简化供应商安排等。设备制造商利用一个通用软件平台，就可以完成所有自动化软件的开发和编程。

　　单电缆技术和内置驱动

　　电子技术中小型化的趋势已经扩展到驱动技术和放大器。伺服驱动器变得更小，但也更加模块化。模块化驱动器用户可以根据需要为多个运动轴、电源和安全技术配置模块。在安装时，这些驱动模块之间无需布线和电缆即可连接。单电缆技术（OCT）伺服电机已成为标准配置，它使电机和驱动器之间的电缆和连接器减少了50%。

　　内置驱动技术可用于各种塑料和金属材质的输入/输出（I/O）端子。这意味着紧凑型电机可使用12至30 mm宽的I/O，处理多轴CNC等的驱动功能。节省空间的终端，可以以兼容格式添加到与所有其它I/O（包括用于机器安全的I/O）相同的机架上。同一DIN导轨上的其它I/O，可以与3D打印机中的设备连接，如流量计、鼓风机、VOC、床加热器和测量PSI、温度、振动和其它传感器。

图2: ELM72xx EtherCAT端子，在坚固的金属外壳中提供功能齐全的伺服驱动器，为电源提供48 V DC，高达16 A的输出电流。

　　可以利用可插拔I/O模块（包括用于运动控制的I/O模块）在板级嵌入I/O系统。分布式驱动器有多种选择，这些驱动器可在伺服电机的背面集成完整的伺服驱动器。这种设备的融合增加了电机的长度，但不改变其它尺寸。

　　这些I/O和驱动技术结合在一起，为增材制造提供了令人兴奋的机会，可以减少3D打印机的尺寸。（作者Paxton Shantz, Beckhoff Automation|） 

　　关键概念：

　　3D打印机在设施中占地面积要小。

　　基于PC的现代控制技术，为增材制造提供紧凑的自动化和运动控制方法。

　　思考一下：

　　增材制造如何改善工厂运营？