Ljevaonice sve više usvajaju automatizaciju procesa temeljenu na podacima kako bi postigle dugoročne ciljeve više kvalitete, manje otpada, maksimalno vrijeme rada i minimalne troškove.Potpuno integrirana digitalna sinkronizacija procesa lijevanja i kalupljenja (bešavno lijevanje) posebno je vrijedna za ljevaonice koje se suočavaju s izazovima proizvodnje točno na vrijeme, skraćenim vremenima ciklusa i češćim promjenama modela.S automatiziranim sustavima za oblikovanje i lijevanje koji se besprijekorno povezuju, proces lijevanja postaje brži, a dijelovi više kvalitete proizvode se dosljednije.Automatizirani proces lijevanja uključuje praćenje temperature lijevanja, kao i dopremanje materijala za cijepljenje i provjeru svakog kalupa.To poboljšava kvalitetu svakog odljevka i smanjuje stopu otpada.Ova sveobuhvatna automatizacija također smanjuje potrebu za operaterima s godinama specijaliziranog iskustva.Operacije također postaju sigurnije jer je ukupno uključeno manje radnika.Ova vizija nije vizija budućnosti;Ovo se sada događa.Alati kao što su automatizacija ljevaonica i robotika, prikupljanje podataka i analiza razvijali su se desetljećima, no napredak se nedavno ubrzao razvojem pristupačnog računarstva visokih performansi i naprednih umreženih senzora Industrije 4.0 i kompatibilnih sustava upravljanja.Rješenja i partneri sada omogućuju ljevaonicama da stvore robusnu, inteligentnu infrastrukturu za podršku ambicioznijim projektima, okupljajući više prethodno neovisnih podprocesa za koordinaciju njihovih napora.Pohranjivanje i analiziranje procesnih podataka prikupljenih ovim automatiziranim, integriranim sustavima također otvara vrata dobrom ciklusu stalnog poboljšanja vođenog podacima.Ljevaonice mogu prikupljati i analizirati procesne parametre ispitivanjem povijesnih podataka kako bi pronašle korelacije između njih i rezultata procesa.Automatizirani proces zatim osigurava transparentno okruženje u kojem se sva poboljšanja utvrđena analizom mogu temeljito i brzo testirati, potvrditi i, gdje je to moguće, implementirati.
Izazovi bešavnog kalupljenja Zbog trenda prema proizvodnji točno na vrijeme, kupci koji koriste DISAMATIC® linije za kalupljenje često moraju mijenjati modele često između malih serija.Korištenjem opreme kao što je Automatic Powder Changer (APC) ili Quick Powder Changer (QPC) tvrtke DISA, predlošci se mogu promijeniti za samo jednu minutu.Kako dolazi do brzih promjena obrasca, usko grlo u procesu nastoji se pomaknuti prema izlijevanju - vrijeme potrebno za ručno pomicanje uljevka za izlijevanje nakon promjene uzorka.Bešavno lijevanje je najbolji način za poboljšanje ovog koraka procesa lijevanja.Iako je lijevanje često već djelomično automatizirano, potpuna automatizacija zahtijeva besprijekornu integraciju upravljačkih sustava linije za kalupljenje i opreme za punjenje tako da rade potpuno sinkronizirano u svim mogućim radnim situacijama.Da bi se to pouzdano postiglo, jedinica za izlijevanje mora točno znati gdje je sigurno izliti sljedeći kalup i, ako je potrebno, prilagoditi položaj jedinice za punjenje.Postizanje učinkovitog automatskog punjenja u stabilnom procesu proizvodnje istog kalupa nije tako teško.Svaki put kad se napravi novi kalup, stupac kalupa pomiče se na istu udaljenost (debljina kalupa).Na taj način jedinica za punjenje može ostati u istom položaju, spremna za punjenje sljedećeg praznog kalupa nakon što se proizvodna linija zaustavi.Potrebne su samo manje prilagodbe položaja izlijevanja kako bi se kompenzirale promjene u debljini kalupa uzrokovane promjenama u stišljivosti pijeska.Potreba za ovim finim prilagodbama nedavno je dodatno smanjena zahvaljujući novim značajkama linije za kalupljenje koje omogućuju da položaji za izlijevanje ostanu dosljedniji tijekom dosljedne proizvodnje.Nakon što je svako izlijevanje završeno, linija za kalupljenje ponovno se pomiče za jedan potez, postavljajući sljedeći prazan kalup na mjesto za početak sljedećeg izlijevanja.Dok se to događa, uređaj za punjenje se može ponovno napuniti.Prilikom promjene modela može se promijeniti debljina kalupa, što zahtijeva složenu automatizaciju.Za razliku od vodoravnog postupka s pješčanikom, gdje je visina pješčanika fiksna, okomiti DISAMATIC® postupak može prilagoditi debljinu kalupa na točnu debljinu potrebnu za svaki set modela kako bi se održao konstantan omjer pijeska i željeza i uzela u obzir visina modela.Ovo je velika prednost u osiguravanju optimalne kvalitete lijevanja i iskorištenosti resursa, ali različite debljine kalupa čine automatsku kontrolu lijevanja još izazovnijom.Nakon promjene modela, DISAMATIC® stroj počinje proizvoditi sljedeću seriju kalupa iste debljine, ali stroj za punjenje na liniji i dalje puni kalupe prethodnog modela, koji mogu imati drugačiju debljinu kalupa.Kako bi se borili protiv toga, linija za kalupljenje i postrojenje za punjenje moraju raditi besprijekorno kao jedan sinkronizirani sustav, proizvodeći kalupe jedne debljine i sigurno izlijevajući druge.Besprijekorno izlijevanje nakon promjene uzorka.Nakon promjene uzorka, debljina preostalog kalupa između strojeva za kalupljenje ostaje ista.Jedinica za izlijevanje napravljena od prethodnog modela ostaje ista, ali budući da novi kalup koji izlazi iz stroja za kalupljenje može biti deblji ili tanji, cijeli niz može napredovati na različitim udaljenostima u svakom ciklusu – do debljine novog oblika.To znači da sa svakim udarcem stroja za kalupljenje, sustav bešavnog lijevanja mora prilagoditi položaj lijevanja u pripremi za sljedeći odljev.Nakon izlijevanja prethodne šarže kalupa, debljina kalupa ponovno postaje konstantna i nastavlja se stabilna proizvodnja.Na primjer, ako je novi kalup debljine 150 mm umjesto kalupa debljine 200 mm koji se još prethodno izlijevao, uređaj za izlijevanje mora se pomaknuti 50 mm natrag prema stroju za kalupljenje sa svakim udarcem stroja za kalupljenje kako bi bio u ispravnom položaju za izlijevanje..Kako bi se postrojenje za izlijevanje pripremilo za izlijevanje kada se stupac kalupa prestane pomicati, kontrolor postrojenja za punjenje mora točno znati u koji kalup će se izlijevati te kada i gdje će stići u područje za izlijevanje.Korištenjem novog modela koji proizvodi debele kalupe dok lije tanke kalupe, sustav bi trebao moći lijevati dva kalupa u jednom ciklusu.Na primjer, kod izrade kalupa promjera 400 mm i izlijevanja kalupa promjera 200 mm, uređaj za izlijevanje mora biti udaljen 200 mm od stroja za kalupljenje za svaki izrađeni kalup.U nekom trenutku će hod od 400 mm gurnuti dva nenapunjena kalupa promjera 200 mm izvan mogućeg područja izlijevanja.U tom slučaju, stroj za kalupljenje mora pričekati dok uređaj za punjenje ne završi izlijevanje dva kalupa od 200 mm prije nego što prijeđe na sljedeći hod.Ili, kada izrađujete tanke kalupe, izlijevač mora moći potpuno preskočiti izlijevanje u ciklusu dok još uvijek izlijeva debele kalupe.Na primjer, kod izrade kalupa promjera 200 mm i izlijevanja kalupa promjera 400 mm, postavljanje novog kalupa promjera 400 mm u područje za izlijevanje znači da je potrebno izraditi dva kalupa promjera 200 mm.Praćenje, izračuni i razmjena podataka potrebni za integrirani sustav za oblikovanje i izlijevanje kako bi se osiguralo automatizirano izlijevanje bez problema, kao što je gore opisano, predstavljali su izazov za mnoge dobavljače opreme u prošlosti.Ali zahvaljujući modernim strojevima, digitalnim sustavima i najboljoj praksi, besprijekorno izlijevanje se može (i jest) postići brzo uz minimalno postavljanje.Glavni zahtjev je neki oblik "računovodstva" procesa, pružanje informacija o lokaciji svakog oblika u stvarnom vremenu.DISA-in sustav Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) postiže ovaj cilj snimanjem svakog izrađenog kalupa i praćenjem njegovog kretanja kroz proizvodnu liniju.Kao vremenski mjerač procesa, on generira niz protoka podataka s vremenskim oznakama koji izračunavaju položaj svakog kalupa i njegove mlaznice na proizvodnoj liniji svake sekunde.Po potrebi razmjenjuje podatke u stvarnom vremenu sa sustavom upravljanja punionicom i drugim sustavima kako bi se postigla precizna sinkronizacija.Sustav DISA izdvaja važne podatke za svaki kalup iz CIM baze podataka, kao što su debljina kalupa i može/ne može se izliti, te ih šalje u kontrolni sustav punionice.Koristeći te točne podatke (generirane nakon što je kalup ekstrudiran), izlijevač može pomaknuti sklop za izlijevanje u ispravan položaj prije nego što kalup stigne, a zatim započeti otvaranje granične šipke dok se kalup još pomiče.Kalup stiže na vrijeme da primi željezo iz postrojenja za izlijevanje.Ovo idealno vrijeme je ključno, tj. talina točno stiže do čaše za točenje.Vrijeme lijevanja uobičajeno je usko grlo produktivnosti, a savršenim određivanjem vremena početka lijevanja, vremena ciklusa mogu se smanjiti za nekoliko desetinki sekunde.Sustav za kalupljenje DISA također prenosi relevantne podatke iz stroja za kalupljenje, kao što su trenutna veličina kalupa i tlak ubrizgavanja, kao i šire podatke o procesu kao što je kompresibilnost pijeska, u Monitizer®|CIM.Zauzvrat, Monitizer®|CIM prima i pohranjuje parametre kritične za kvalitetu za svaki kalup iz pogona za punjenje, kao što su temperatura izlijevanja, vrijeme izlijevanja i uspjeh procesa izlijevanja i inokulacije.To omogućuje da se pojedinačni oblici označe kao loši i odvoje prije miješanja u sustavu za mućkanje.Uz automatizaciju strojeva za kalupljenje, linija za kalupljenje i lijevanja, Monitizer®|CIM pruža okvir usklađen s Industry 4.0 za prikupljanje, skladištenje, izvješćivanje i analizu.Uprava ljevaonice može vidjeti detaljna izvješća i dubiti podatke kako bi pratila probleme s kvalitetom i potaknula potencijalna poboljšanja.Ortranderovo iskustvo bešavnog lijevanja Ortrander Eisenhütte obiteljska je ljevaonica u Njemačkoj koja je specijalizirana za proizvodnju željeznih odljevaka srednjeg volumena visoke kvalitete za automobilske komponente, teške peći na drva i infrastrukturu te općenite dijelove strojeva.Ljevaonica proizvodi sivi, nodularni i zbijeni grafitni lijev i proizvodi približno 27.000 tona visokokvalitetnih odljevaka godišnje, radeći u dvije smjene pet dana u tjednu.Ortrander upravlja s četiri 6-tonske indukcijske peći za taljenje i tri DISA linije za kalupljenje, proizvodeći približno 100 tona odljevaka dnevno.To uključuje kratke proizvodne serije od jednog sata, ponekad manje za važne klijente, tako da se predložak mora često mijenjati.Kako bi optimizirao kvalitetu i učinkovitost, izvršni direktor Bernd H. Williams-Book uložio je značajna sredstva u implementaciju automatizacije i analitike.Prvi korak bio je automatizacija procesa taljenja i doziranja željeza, nadogradnja triju postojećih peći za lijevanje pomoću najnovijeg sustava pourTECH, koji uključuje 3D lasersku tehnologiju, inkubaciju i kontrolu temperature.Peći, linije za kalupljenje i lijevanje sada su digitalno upravljane i sinkronizirane, radeći gotovo potpuno automatski.Kada stroj za kalupljenje promijeni model, pourTECH kontroler za livenje postavlja upit DISA Monitizer®|CIM sustavu za nove dimenzije kalupa.Na temelju DISA podataka, kontroler izlijevanja izračunava gdje postaviti čvor za izlijevanje za svako izlijevanje.Točno zna kada prvi novi kalup stigne u punionicu i automatski se prebacuje na novi redoslijed izlijevanja.Ako šablon dosegne kraj svog hoda u bilo kojem trenutku, DISAMATIC® stroj se zaustavlja i šablon se automatski vraća.Kada se prvi novi kalup izvadi iz stroja, operater se upozorava kako bi mogao vizualno provjeriti je li u ispravnom položaju.Prednosti bešavnog lijevanja Tradicionalni procesi ručnog lijevanja ili manje složeni automatizirani sustavi mogu rezultirati gubitkom vremena proizvodnje tijekom promjena modela, što je neizbježno čak i kod brzih promjena kalupa na stroju za kalupljenje.Ručno ponovno postavljanje lijevača i kalupa za izlijevanje sporije je, zahtijeva više operatera i podložno je pogreškama kao što je spaljivanje.Ortrander je otkrio da se kod ručnog punjenja njegovi zaposlenici s vremenom umore, gube koncentraciju i čine pogreške, poput zabušavanja.Besprijekorna integracija kalupljenja i lijevanja omogućuje brže, dosljednije i kvalitetnije procese uz smanjenje otpada i zastoja.Uz Ortrander, automatsko punjenje eliminira tri minute koje su prethodno bile potrebne za podešavanje položaja jedinice za punjenje tijekom promjene modela.Cijeli proces pretvorbe prije je trajao 4,5 minute, rekao je g. Williams-Book.Manje od dvije minute danas.Mijenjajući između 8 i 12 modela po smjeni, zaposlenici Ortrandera sada troše oko 30 minuta po smjeni, upola manje nego prije.Kvaliteta je poboljšana većom dosljednošću i sposobnošću kontinuirane optimizacije procesa.Ortrander je smanjio otpad za otprilike 20% uvođenjem bešavnog lijevanja.Osim smanjenja vremena zastoja kod promjene modela, cijela linija za kalupljenje i lijevanje zahtijeva samo dvije osobe umjesto prethodne tri.U nekim smjenama tri osobe mogu upravljati s dvije kompletne proizvodne linije.Praćenje je gotovo sve što ti radnici rade: osim odabira sljedećeg modela, upravljanja mješavinama pijeska i transporta taline, imaju nekoliko ručnih zadataka.Još jedna prednost je smanjena potreba za iskusnim zaposlenicima, koje je teško pronaći.Iako automatizacija zahtijeva izvjesnu obuku operatera, ona ljudima pruža ključne procesne informacije koje su im potrebne za donošenje dobrih odluka.U budućnosti bi strojevi mogli donositi sve odluke.Podatkovne koristi od bešavnog lijevanja Kada pokušavaju poboljšati proces, ljevaonice često kažu: "Radimo istu stvar na isti način, ali s različitim rezultatima."Tako su bacali na istoj temperaturi i razini 10 sekundi, ali neki su odljevci dobri, a neki loši.Dodavanjem automatiziranih senzora, prikupljanjem vremenski označenih podataka o svakom parametru procesa i praćenjem rezultata, integrirani bešavni sustav lijevanja stvara lanac povezanih procesnih podataka, olakšavajući prepoznavanje uzroka kada se kvaliteta počne pogoršavati.Na primjer, ako dođe do neočekivanih inkluzija u seriji kočionih diskova, upravitelji mogu brzo provjeriti jesu li parametri unutar prihvatljivih granica.Budući da kontroleri za stroj za kalupljenje, pogon za lijevanje i druge funkcije kao što su peći i miješalice pijeska rade usklađeno, podaci koje generiraju mogu se analizirati kako bi se identificirali odnosi tijekom cijelog procesa, od svojstava pijeska do konačne kvalitete površine odljevka.Jedan mogući primjer je kako razina izlijevanja i temperatura utječu na punjenje kalupa za svaki pojedinačni model.Rezultirajuća baza podataka također postavlja temelje za buduću upotrebu tehnika automatizirane analize kao što su strojno učenje i umjetna inteligencija (AI) za optimizaciju procesa.Ortrander prikuplja procesne podatke u stvarnom vremenu putem sučelja stroja, mjerenja senzora i ispitnih uzoraka.Za svaki kalupni odljevak prikuplja se oko tisuću parametara.Ranije je bilježio samo vrijeme potrebno za svako izlijevanje, ali sada zna točno koja je razina mlaznice za izlijevanje svake sekunde, omogućujući iskusnom osoblju da ispita kako ovaj parametar utječe na druge pokazatelje, kao i na konačnu kvalitetu odljevka.Istječe li tekućina iz mlaznice za izlijevanje dok se kalup puni ili je mlaznica za izlijevanje napunjena do gotovo konstantne razine tijekom punjenja?Ortrander proizvodi tri do pet milijuna kalupa godišnje i prikupio je golemu količinu podataka.Ortrander također pohranjuje više slika svakog izlijevanja u bazi podataka pourTECH u slučaju problema s kvalitetom.Pronalaženje načina za automatsko ocjenjivanje ovih slika budući je cilj.Zaključak.Istodobno automatizirano oblikovanje i izlijevanje rezultira bržim procesima, dosljednijom kvalitetom i manje otpada.Uz glatko lijevanje i automatsku promjenu uzorka, proizvodna linija radi učinkovito autonomno, zahtijevajući samo minimalan ručni napor.Budući da operater ima nadzornu ulogu, potrebno je manje osoblja.Bešavno lijevanje sada se koristi na mnogim mjestima diljem svijeta i može se primijeniti u svim modernim ljevaonicama.Svaka će ljevaonica zahtijevati nešto drugačije rješenje prilagođeno njezinim potrebama, ali tehnologija za njegovu implementaciju dobro je dokazana, trenutno dostupna od DISA-e i njezinog partnera pour-tech AB, i ne zahtijeva puno rada.Moguć rad po narudžbi.Povećana upotreba umjetne inteligencije i inteligentne automatizacije u ljevaonicama još uvijek je u fazi testiranja, ali kako ljevaonice i proizvođači originalne opreme prikupe više podataka i dodatnog iskustva tijekom sljedeće dvije do tri godine, prijelaz na automatizaciju značajno će se ubrzati.Ovo rješenje trenutno nije obavezno, međutim, budući da je podatkovna inteligencija najbolji način za optimiziranje procesa i poboljšanje profitabilnosti, veća automatizacija i prikupljanje podataka postaje standardna praksa, a ne eksperimentalni projekt.U prošlosti su najveće bogatstvo ljevaonice bili njen model i iskustvo njenih zaposlenika.Sada kada se bešavno lijevanje kombinira s većom automatizacijom i sustavima Industrije 4.0, podaci brzo postaju treći stup uspjeha ljevaonice.
— Iskreno zahvaljujemo pour-techu i Ortrander Eisenhütteu na njihovim komentarima tijekom pripreme ovog članka.
Da, želio bih primati dvotjedni bilten Foundry-Planet sa svim najnovijim vijestima, testovima i izvješćima o proizvodima i materijalima.Plus posebni bilteni – sve uz besplatno otkazivanje bilo kada.
Vrijeme objave: 5. listopada 2023