Valimot ottavat yhä enemmän käyttöön tietopohjaista prosessiautomaatiota saavuttaakseen pitkän aikavälin tavoitteet, jotka koskevat korkeampaa laatua, vähemmän jätettä, maksimaalista käytettävyyttä ja minimaalisia kustannuksia.Täysin integroitu valu- ja muovausprosessien digitaalinen synkronointi (saumaton valu) on erityisen arvokasta valimoille, jotka kohtaavat juuri-in-time-tuotannon, lyhennetyn syklin ja tiheämmän mallinvaihdon haasteet.Automaattisten muovaus- ja valujärjestelmien avulla, jotka liittyvät saumattomasti toisiinsa, valuprosessi nopeutuu ja laadukkaampia osia tuotetaan johdonmukaisemmin.Automatisoitu kaatoprosessi sisältää kaatolämpötilan valvonnan sekä siirrostemateriaalin syöttämisen ja jokaisen muotin tarkastuksen.Tämä parantaa jokaisen valun laatua ja vähentää romun määrää.Tämä kattava automaatio vähentää myös useiden vuosien erikoiskokemuksen omaavien käyttäjien tarvetta.Toiminnasta tulee myös turvallisempaa, koska siihen osallistuu vähemmän työntekijöitä.Tämä visio ei ole visio tulevaisuudesta;Tämä tapahtuu nyt.Työkalut, kuten valimoautomaatio ja robotiikka, tiedonkeruu ja analysointi, ovat kehittyneet vuosikymmenten aikana, mutta edistyminen on viime aikoina kiihtynyt kohtuuhintaisten korkean suorituskyvyn tietojen ja kehittyneiden teollisuus 4.0 -verkkoanturien ja yhteensopivien ohjausjärjestelmien kehityksen myötä.Ratkaisut ja yhteistyökumppanit antavat nyt valimoille mahdollisuuden luoda vankan, älykkään infrastruktuurin tukemaan kunnianhimoisempia projekteja yhdistämällä useita aiemmin itsenäisiä osaprosesseja koordinoimaan ponnistelujaan.Näiden automatisoitujen, integroitujen järjestelmien keräämien prosessitietojen tallentaminen ja analysointi avaa myös oven datalähtöiseen jatkuvaan parantamiseen.Valimot voivat kerätä ja analysoida prosessiparametreja tutkimalla historiallisia tietoja löytääkseen korrelaatioita niiden ja prosessitulosten välillä.Automaattinen prosessi tarjoaa sitten läpinäkyvän ympäristön, jossa kaikki analyysin avulla havaitut parannukset voidaan testata perusteellisesti ja nopeasti, validoida ja mahdollisuuksien mukaan toteuttaa.
Saumattoman muovauksen haasteet Just-in-time-trendin vuoksi DISAMATIC®-muovauslinjoja käyttävien asiakkaiden on usein vaihdettava malleja usein pienten erien välillä.Käyttämällä laitteita, kuten automaattinen jauheenvaihtaja (APC) tai nopea jauheenvaihtaja (QPC), malleja voidaan vaihtaa jopa minuutissa.Kun nopeita kuviomuutoksia tapahtuu, prosessin pullonkaula pyrkii siirtymään kohti kaatamista – aikaa, joka tarvitaan valuastian manuaaliseen siirtämiseen kaatamaan kuvion muutoksen jälkeen.Saumaton valu on paras tapa parantaa tätä valuprosessin vaihetta.Vaikka valu on usein jo osittain automatisoitu, täysi automaatio edellyttää valulinjan ja täyttölaitteiston ohjausjärjestelmien saumatonta integrointia, jotta ne toimivat täysin synkronisesti kaikissa mahdollisissa käyttötilanteissa.Jotta tämä saavutettaisiin luotettavasti, kaatoyksikön on tiedettävä tarkasti, mihin seuraava muotti on turvallista kaataa ja tarvittaessa säädettävä täyttöyksikön asentoa.Tehokkaan automaattisen täytön saavuttaminen saman muotin vakaassa tuotantoprosessissa ei ole niin vaikeaa.Joka kerta kun tehdään uusi muotti, muottipylväs liikkuu saman etäisyyden (muotin paksuus).Tällä tavalla täyttöyksikkö voi pysyä samassa asennossa valmiina täyttämään seuraavan tyhjän muotin tuotantolinjan pysäyttämisen jälkeen.Vain vähäisiä säätöjä valuasennossa tarvitaan kompensoimaan hiekan kokoonpuristuvuuden muutoksista johtuvat muotin paksuuden muutokset.Näiden hienosäätöjen tarve on viime aikoina vähentynyt entisestään uusien muovauslinjaominaisuuksien ansiosta, jotka mahdollistavat kaatoasemien pysymisen yhtenäisempänä tasaisen tuotannon aikana.Kun jokainen kaato on valmis, muovauslinja liikkuu yhden vedon uudelleen ja asettaa seuraavan tyhjän muotin paikoilleen seuraavan kaatamisen aloittamiseksi.Kun tämä tapahtuu, täyttölaite voidaan täyttää uudelleen.Mallia vaihdettaessa muotin paksuus voi muuttua, mikä vaatii monimutkaista automatisointia.Toisin kuin vaakasuora hiekkalaatikkoprosessi, jossa hiekkalaatikon korkeus on kiinteä, pystysuora DISAMATIC®-prosessi voi säätää muotin paksuuden täsmälleen kunkin mallisarjan tarvittavaan paksuuteen, jotta hiekan ja raudan välinen suhde pysyy vakiona ja korkeus otetaan huomioon. mallista.Tämä on suuri etu optimaalisen valulaadun ja resurssien käytön varmistamisessa, mutta vaihtelevat muotin paksuudet tekevät automaattisesta valuohjauksesta haastavampaa.Mallinvaihdon jälkeen DISAMATIC®-kone alkaa valmistaa seuraavaa erää samanpaksuisia muotteja, mutta linjalla oleva täyttökone täyttää edelleen edellisen mallin muotit, joissa voi olla eri paksuus.Tämän torjumiseksi muottilinjan ja täyttölaitoksen on toimittava saumattomasti yhtenä synkronoituna järjestelmänä, joka tuottaa yhtä paksuisia muotteja ja kaataa turvallisesti toista.Saumaton kaataminen kuvionvaihdon jälkeen.Kuvion muutoksen jälkeen jäljellä olevan muotin paksuus muovauskoneiden välissä pysyy samana.Edellisestä mallista valmistettu kaatoyksikkö säilyy ennallaan, mutta koska muovauskoneesta tuleva uusi muotti voi olla paksumpi tai ohuempi, voi koko lanka etenemään eri etäisyyksillä kussakin jaksossa – uuden muodon paksuuteen.Tämä tarkoittaa, että jokaisella muovauskoneen iskulla saumattoman valujärjestelmän on säädettävä valuasentoa seuraavaa valua varten.Kun edellinen muotti-erä on kaadettu, muotin paksuus muuttuu jälleen vakioksi ja vakaa tuotanto jatkuu.Esimerkiksi, jos uusi muotti on 150 mm paksu aiemmin vielä kaadetun 200 mm paksun muotin sijaan, kaatolaitteen tulee liikkua 50 mm takaisin muovauskonetta kohti jokaisella muottiliikkeellä ollakseen oikeassa kaatoasennossa..Jotta kaatolaitos valmistautuisi kaatamaan, kun muottipylväs pysähtyy, täyttölaitoksen ohjaimen on tiedettävä tarkalleen, mihin muottiin se kaadetaan ja milloin ja minne se saapuu kaatoalueelle.Käyttämällä uutta mallia, joka tuottaa paksuja muotteja samalla kun valataan ohuita muotteja, järjestelmän pitäisi pystyä valamaan kaksi muottia yhdessä syklissä.Esimerkiksi, kun valmistetaan halkaisijaltaan 400 mm muottia ja kaadetaan halkaisijaltaan 200 mm muottia, kaatolaitteen on oltava 200 mm:n etäisyydellä muovauskoneesta jokaista valmistettua muotia kohden.Jossain vaiheessa 400 mm isku työntää kaksi täyttämätöntä halkaisijaltaan 200 mm muottia pois mahdolliselta kaatoalueelta.Tässä tapauksessa muovauskoneen on odotettava, kunnes täyttölaite on kaatanut kaksi 200 mm:n muottia, ennen kuin siirrytään seuraavaan iskuon.Tai ohuita muotteja valmistettaessa kaatajan on kyettävä ohittamaan kaataminen kokonaan syklin aikana ja silti kaatamalla paksuja muotteja.Esimerkiksi kun tehdään halkaisijaltaan 200 mm muotti ja kaadetaan halkaisijaltaan 400 mm muotti, uuden halkaisijaltaan 400 mm:n muotin sijoittaminen kaatoalueelle tarkoittaa, että on tehtävä kaksi halkaisijaltaan 200 mm muottia.Yllä kuvatun, häiriöttömän automatisoidun kaatamisen mahdollistavan integroidun muotti- ja kaatojärjestelmän edellyttämä seuranta, laskelmat ja tiedonvaihto ovat aiemmin olleet haasteita monille laitetoimittajille.Mutta nykyaikaisten koneiden, digitaalisten järjestelmien ja parhaiden käytäntöjen ansiosta saumaton kaataminen voidaan saavuttaa (ja on tapahtunut) nopeasti minimaalisella asennuksella.Päävaatimus on jonkinlainen prosessin "kirjanpito", joka tarjoaa reaaliajassa tietoa kunkin lomakkeen sijainnista.DISA:n Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) -järjestelmä saavuttaa tämän tavoitteen tallentamalla jokaisen valmistetun muotin ja seuraamalla sen liikettä tuotantolinjan läpi.Prosessiajastimena se luo sarjan aikaleimattuja tietovirtoja, jotka laskevat jokaisen muotin ja sen suuttimen sijainnin tuotantolinjalla joka sekunti.Tarvittaessa se vaihtaa tietoja reaaliajassa täyttölaitoksen ohjausjärjestelmän ja muiden järjestelmien kanssa tarkan synkronoinnin saavuttamiseksi.DISA-järjestelmä poimii kullekin muotille tärkeät tiedot CIM-tietokannasta, kuten muotin paksuuden ja voidaan/ei voi kaataa, ja lähettää ne täyttölaitoksen ohjausjärjestelmään.Käyttämällä näitä tarkkoja tietoja (syntyneet muotin suulakepuristamisen jälkeen), kaatolaite voi siirtää kaatokokoonpanon oikeaan asentoon ennen muotin saapumista ja alkaa sitten avata sulkutankoa muotin vielä liikkuessa.Muotti saapuu ajoissa vastaanottamaan raudan kaatolaitokselta.Tämä ihanteellinen ajoitus on ratkaiseva, eli sulate saavuttaa kaatokupin tarkasti.Kaatoaika on yleinen tuottavuuden pullonkaula, ja täydellisesti ajoituksella kaatamisen aloitus voidaan lyhentää jaksoaikoja useilla sekunnin kymmenesosilla.DISA-valujärjestelmä siirtää myös tärkeitä tietoja muottikoneesta, kuten nykyisen muotin koon ja ruiskutuspaineen, sekä laajemmat prosessitiedot, kuten hiekan puristuvuuden, Monitizer®|CIM:iin.Monitizer®|CIM puolestaan vastaanottaa ja tallentaa jokaisen täyttötehtaan muotin laatukriittiset parametrit, kuten kaatolämpötilan, kaatoajan sekä kaato- ja ymppäysprosessien onnistumisen.Tämä mahdollistaa yksittäisten muotojen merkitsemisen huonoiksi ja erottamisen ennen sekoittamista ravistelujärjestelmään.Muovauskoneiden, muovauslinjojen ja valun automatisoinnin lisäksi Monitizer®|CIM tarjoaa Industry 4.0 -yhteensopivan kehyksen hankintaan, varastointiin, raportointiin ja analysointiin.Valimon johto voi tarkastella yksityiskohtaisia raportteja ja perehtyä tietoihin seuratakseen laatuongelmia ja tehdäkseen mahdollisia parannuksia.Ortranderin saumaton valukokemus Ortrander Eisenhütte on perheomisteinen valimo Saksassa, joka on erikoistunut keskimääräisten, korkealaatuisten rautavalujen tuotantoon autojen komponentteihin, raskaisiin puuliesiin ja infrastruktuuriin sekä yleisiin koneen osiin.Valimo tuottaa harmaata rautaa, pallografiittirautaa ja tiivistettyä grafiittirautaa ja tuottaa noin 27 000 tonnia korkealaatuisia valukappaleita vuodessa kahdessa vuorossa viitenä päivänä viikossa.Ortrander käyttää neljää 6 tonnin induktiosulatusuunia ja kolmea DISA-valulinjaa, jotka tuottavat noin 100 tonnia valua päivässä.Tämä sisältää lyhyet, tunnin mittaiset tuotantoajot, joskus vähemmän tärkeille asiakkaille, joten mallia on vaihdettava usein.Laadun ja tehokkuuden optimoimiseksi toimitusjohtaja Bernd H. Williams-Book on investoinut merkittäviä resursseja automaation ja analytiikan toteuttamiseen.Ensimmäinen askel oli automatisoida raudan sulatus- ja annosteluprosessi ja päivittää kolme olemassa olevaa valuuunia käyttämällä uusinta pourTECH-järjestelmää, joka sisältää 3D-lasertekniikan, inkuboinnin ja lämpötilan säädön.Uuneja, valu- ja valulinjat ovat nyt digitaalisesti ohjattuja ja synkronoituja, ja ne toimivat lähes täysin automaattisesti.Kun muottikone vaihtaa mallia, pourTECH-kaadonohjain kysyy DISA Monitizer®|CIM-järjestelmältä uudet muotin mitat.Kaatoohjain laskee DISA-tietojen perusteella, mihin kaatosolmu sijoitetaan jokaista kaatoa varten.Se tietää tarkalleen, milloin ensimmäinen uusi muotti saapuu täyttölaitokseen ja siirtyy automaattisesti uuteen kaatosarjaan.Jos jigi saavuttaa iskunsa lopun milloin tahansa, DISAMATIC®-kone pysähtyy ja jigi palaa automaattisesti.Kun ensimmäinen uusi muotti poistetaan koneesta, käyttäjä saa hälytyksen, jotta hän voi silmämääräisesti tarkistaa, että se on oikeassa asennossa.Saumattoman valun edut Perinteiset käsivaluprosessit tai vähemmän monimutkaiset automatisoidut järjestelmät voivat johtaa tuotantoajan menettämiseen mallinvaihdosten yhteydessä, mikä on väistämätöntä myös nopeissa muottimuutoksissa muottikoneessa.Kaatajan ja kaatomuotin manuaalinen nollaus on hitaampaa, vaatii enemmän käyttäjiä ja on altis virheille, kuten soihdutukselle.Ortrander havaitsi, että käsin pullottaessaan työntekijät väsyivät, menettivät keskittymiskykynsä ja tekivät virheitä, kuten löystymistä.Muovauksen ja kaatamisen saumaton integrointi mahdollistaa nopeammat, johdonmukaisemmat ja laadukkaammat prosessit vähentäen samalla hukkaa ja seisokkeja.Ortanderilla automaattinen täyttö eliminoi kolme minuuttia, jotka aiemmin vaadittiin täyttöyksikön asennon säätämiseen mallinvaihdon yhteydessä.Koko muunnosprosessi kesti 4,5 minuuttia, Williams-Book sanoi.Alle kaksi minuuttia tänään.Vaihtamalla 8–12 mallia per vuoro, Ortanderin työntekijät käyttävät nyt noin 30 minuuttia työvuoroa kohden, puolet vähemmän kuin ennen.Laatua parantaa johdonmukaisuus ja kyky jatkuvasti optimoida prosesseja.Ortrander vähensi jätettä noin 20 % ottamalla käyttöön saumattoman valun.Sen lisäksi, että se vähentää seisokkeja mallinvaihdon yhteydessä, koko muotti- ja valulinja vaatii vain kaksi henkilöä aiemman kolmen sijaan.Joissakin vuoroissa kolme henkilöä voi ohjata kahta kokonaista tuotantolinjaa.Valvonta on lähes kaikki näiden työntekijöiden tekemä: muuta kuin seuraavan mallin valinta, hiekkaseosten hallinta ja sulatteen kuljetus, heillä on vain vähän manuaalisia tehtäviä.Toinen etu on pienempi tarve kokeneille työntekijöille, joita on vaikea löytää.Vaikka automaatio vaatii jonkin verran kuljettajan koulutusta, se tarjoaa ihmisille kriittisiä prosessitietoja, joita he tarvitsevat hyvien päätösten tekemiseen.Tulevaisuudessa koneet voivat tehdä kaikki päätökset.Saumattoman valun tiedonjako Yrittäessään parantaa prosessia valimot sanovat usein: "Teemme saman asian samalla tavalla, mutta eri tuloksin."Joten he heittävät samassa lämpötilassa ja tasolla 10 sekuntia, mutta jotkut valukappaleet ovat hyviä ja jotkut huonoja.Lisäämällä automaattisia antureita, keräämällä aikaleimattuja tietoja kustakin prosessiparametrista ja seurantatuloksia integroitu saumaton valujärjestelmä luo ketjun toisiinsa liittyvistä prosessitiedoista, mikä helpottaa perimmäisten syiden tunnistamista, kun laatu alkaa heikentyä.Jos esimerkiksi jarrulevyerässä esiintyy odottamattomia lisäyksiä, johtajat voivat nopeasti tarkistaa, että parametrit ovat hyväksyttävissä rajoissa.Koska muovauskoneen, valulaitoksen ja muiden toimintojen, kuten uunien ja hiekkasekoittimien, ohjaimet toimivat yhdessä, niiden tuottamat tiedot voidaan analysoida ja tunnistaa suhteet koko prosessin aikana hiekan ominaisuuksista valun lopulliseen pinnan laatuun.Yksi mahdollinen esimerkki on, kuinka valutaso ja lämpötila vaikuttavat muotin täyttöön kussakin yksittäisessä mallissa.Tuloksena oleva tietokanta luo myös perustan automatisoitujen analyysitekniikoiden, kuten koneoppimisen ja tekoälyn (AI) tulevalle käytölle prosessien optimoinnissa.Ortrander kerää prosessidataa reaaliajassa konerajapintojen, anturimittausten ja testinäytteiden kautta.Jokaista muottivalua kohden kerätään noin tuhat parametria.Aiemmin se tallensi vain jokaiseen kaatoon tarvittavan ajan, mutta nyt se tietää tarkalleen, mikä kaatosuuttimen taso on sekunnissa, jolloin kokenut henkilökunta voi tutkia, kuinka tämä parametri vaikuttaa muihin indikaattoreihin sekä valun lopulliseen laatuun.Poistetaanko nestettä kaatosuuttimesta muotin täytön aikana vai täytetäänkö kaatosuutin lähes vakiotasolle täytön aikana?Ortrander valmistaa kolmesta viiteen miljoonaa muottia vuodessa ja on kerännyt valtavan määrän tietoa.Ortrander myös tallentaa useita kuvia jokaisesta kaatopaikasta pourTECH-tietokantaan laatuongelmien varalta.Tulevaisuuden tavoite on löytää tapa arvioida nämä kuvat automaattisesti.Johtopäätös.Samanaikainen automatisoitu muotoilu ja kaataminen johtavat nopeampiin prosesseihin, tasaisempaan laatuun ja vähemmän jätettä.Pehmeän valun ja automaattisen kuvionvaihdon ansiosta tuotantolinja toimii tehokkaasti itsenäisesti ja vaatii vain vähän manuaalista työtä.Koska operaattorilla on valvontatehtävä, tarvitaan vähemmän henkilöstöä.Saumatonta valua käytetään nykyään monissa paikoissa ympäri maailmaa ja sitä voidaan soveltaa kaikkiin nykyaikaisiin valimoihin.Jokainen valimo tarvitsee hieman erilaisen ratkaisun, joka on räätälöity sen tarpeisiin, mutta tekniikka sen toteuttamiseen on hyvin todistettu, tällä hetkellä saatavilla DISAlta ja sen yhteistyökumppanilta pour-tech AB:lta, eikä vaadi paljon työtä.Tilaustyötä voidaan tehdä.Tekoälyn ja älykkään automaation lisääntynyt käyttö valimoissa on vielä testausvaiheessa, mutta kun valimot ja OEM-valmistajat keräävät lisää tietoa ja lisäkokemusta seuraavan kahden tai kolmen vuoden aikana, siirtyminen automaatioon kiihtyy merkittävästi.Tämä ratkaisu on kuitenkin tällä hetkellä valinnainen, koska tietoäly on paras tapa optimoida prosesseja ja parantaa kannattavuutta, suuremmasta automaatiosta ja tiedonkeruusta on tulossa kokeellisen projektin sijaan vakiokäytäntö.Aiemmin valimon suurin voimavara oli malli ja työntekijöiden kokemus.Nyt kun saumaton valu yhdistetään parempaan automaatioon ja teollisuus 4.0 -järjestelmiin, tiedoista on nopeasti tulossa valimon menestyksen kolmas pilari.
– Kiitämme vilpittömästi pour-techiä ja Ortrander Eisenhütteä kommenteistaan tämän artikkelin valmistelun aikana.
Kyllä, haluaisin saada joka toinen viikko ilmestyvän Foundry-Planet-uutiskirjeen, jossa on viimeisimmät uutiset, testit ja raportit tuotteista ja materiaaleista.Plus erikoisuutiskirjeet – kaikki ilmainen peruutus milloin tahansa.
Postitusaika: 05.10.2023