avtomatsko oblikovanje

Livarne vse pogosteje sprejemajo avtomatizacijo procesov, ki temeljijo na podatkih, da bi dosegle dolgoročne cilje višje kakovosti, manj odpadkov, največje možno delovanje in minimalne stroške.Popolnoma integrirana digitalna sinhronizacija postopkov ulivanja in oblikovanja (brezšivno litje) je še posebej dragocena za livarne, ki se soočajo z izzivi proizvodnje ravno ob pravem času, skrajšanimi časi ciklov in pogostejšimi menjavami modela.Z avtomatiziranimi sistemi za oblikovanje in vlivanje, ki se brezhibno povezujejo, postane postopek ulivanja hitrejši, deli višje kakovosti pa se izdelujejo bolj dosledno.Avtomatiziran proces vlivanja vključuje spremljanje temperature vlivanja, kot tudi dovajanje inokulacijskega materiala in preverjanje vsakega kalupa.To izboljša kakovost vsakega ulitka in zmanjša stopnjo odpadkov.Ta celovita avtomatizacija prav tako zmanjšuje potrebo po operaterjih z dolgoletnimi specializiranimi izkušnjami.Delovanje postane tudi varnejše, ker je na splošno vključenih manj delavcev.Ta vizija ni vizija prihodnosti;To se zdaj dogaja.Orodja, kot so avtomatizacija livarn in robotika, zbiranje in analiza podatkov, so se razvijala skozi desetletja, vendar se je napredek nedavno pospešil z razvojem cenovno dostopnega visoko zmogljivega računalništva in naprednih omrežnih senzorjev Industrije 4.0 ter združljivih nadzornih sistemov.Rešitve in partnerji zdaj omogočajo livarnam, da ustvarijo robustno, inteligentno infrastrukturo za podporo ambicioznejšim projektom, ki združuje več prej neodvisnih podprocesov za usklajevanje njihovih prizadevanj.Shranjevanje in analiziranje procesnih podatkov, ki jih zbirajo ti avtomatizirani integrirani sistemi, prav tako odpira vrata uspešnemu ciklu nenehnih izboljšav, ki temeljijo na podatkih.Livarne lahko zbirajo in analizirajo procesne parametre s preučevanjem zgodovinskih podatkov, da najdejo korelacije med njimi in rezultati procesa.Avtomatiziran proces nato zagotovi pregledno okolje, v katerem je mogoče vse izboljšave, ugotovljene z analizo, temeljito in hitro preizkusiti, potrditi in, kjer je to mogoče, implementirati.
Izzivi brezšivnega oblikovanja Zaradi težnje po proizvodnji ob pravem času morajo kupci, ki uporabljajo linije za oblikovanje DISAMATIC®, pogosto menjati modele med majhnimi serijami.Z uporabo opreme, kot je avtomatski menjalnik prahu (APC) ali hitri menjalnik prahu (QPC) podjetja DISA, je mogoče predloge spremeniti v pičli eni minuti.Ko pride do hitrih sprememb vzorca, se ozko grlo v procesu premakne proti vlivanju – čas, ki je potreben za ročno premikanje medilnega korita za vlivanje po spremembi vzorca.Brezšivno ulivanje je najboljši način za izboljšanje tega koraka postopka ulivanja.Čeprav je ulivanje pogosto že delno avtomatizirano, popolna avtomatizacija zahteva brezhibno integracijo nadzornih sistemov linije za oblikovanje in opreme za polnjenje, tako da delujejo popolnoma sinhrono v vseh možnih delovnih situacijah.Da bi to dosegli zanesljivo, mora polnilna enota natančno vedeti, kje je varno vliti naslednji kalup, in po potrebi prilagoditi položaj polnilne enote.Doseganje učinkovitega avtomatskega polnjenja v stabilnem proizvodnem procesu istega kalupa ni tako težko.Vsakič, ko je izdelan nov kalup, se stolpec kalupa premakne za enako razdaljo (debelina kalupa).Na ta način lahko polnilna enota ostane v istem položaju, pripravljena za polnjenje naslednjega praznega kalupa po zaustavitvi proizvodne linije.Potrebne so le manjše prilagoditve položaja vlivanja, da se izravnajo spremembe v debelini kalupa, ki jih povzročijo spremembe v stisljivosti peska.Potreba po teh finih prilagoditvah se je pred kratkim dodatno zmanjšala zahvaljujoč novim funkcijam linije za oblikovanje, ki omogočajo, da položaji za vlivanje ostanejo bolj dosledni med dosledno proizvodnjo.Po vsakem vlivanju se linija za vlivanje znova premakne za en gib in tako postavi naslednji prazen kalup na mesto za začetek naslednjega vlivanja.Medtem ko se to dogaja, lahko polnilno napravo ponovno napolnite.Pri menjavi modela se lahko spremeni debelina kalupa, kar zahteva kompleksno avtomatizacijo.Za razliko od postopka vodoravnega peskovnika, kjer je višina peskovnika fiksna, lahko navpični postopek DISAMATIC® prilagodi debelino kalupa na natančno debelino, ki je potrebna za vsak niz modelov, da se ohrani konstantno razmerje peska in železa ter upošteva višina modela.To je velika prednost pri zagotavljanju optimalne kakovosti ulivanja in izkoriščenosti virov, vendar je zaradi različnih debelin kalupov samodejni nadzor ulivanja večji izziv.Po spremembi modela začne stroj DISAMATIC® izdelovati naslednjo serijo kalupov enake debeline, vendar polnilni stroj na liniji še vedno polni kalupe prejšnjega modela, ki ima lahko drugačno debelino kalupa.Da bi se temu izognili, morata linija za vlivanje in polnilnica brezhibno delovati kot en sinhroniziran sistem, ki proizvaja kalupe ene debeline in varno vliva drugo.Nemoteno prelivanje po spremembi vzorca.Po spremembi vzorca ostane debelina preostalega kalupa med stroji za oblikovanje enaka.Izlivna enota, izdelana iz prejšnjega modela, ostaja enaka, a ker je novi kalup, ki prihaja iz oblikovalnega stroja, lahko debelejši ali tanjši, lahko celoten niz v vsakem ciklu napreduje na različne razdalje – do debeline novega kalupa.To pomeni, da mora sistem za brezšivno ulivanje z vsakim udarcem stroja za vlivanje prilagoditi položaj odlitka v pripravi na naslednji ulitek.Po vlivanju prejšnje serije kalupov postane debelina kalupa spet konstantna in stabilna proizvodnja se nadaljuje.Na primer, če je novi kalup debel 150 mm namesto 200 mm debelega kalupa, ki je bil še vlivan prej, se mora naprava za vlivanje premakniti 50 mm nazaj proti stroju za vlivanje z vsakim udarcem stroja za vlivanje, da je v pravilnem položaju za vlivanje..Da se ulivna naprava pripravi na vlivanje, ko se kolona kalupa neha premikati, mora krmilnik polnilnice natančno vedeti, v kateri kalup bo vlivala ter kdaj in kje bo prispela na območje ulivanja.Z uporabo novega modela, ki izdeluje debele kalupe, medtem ko vliva tanke kalupe, bi moral biti sistem sposoben uliti dva kalupa v enem ciklu.Na primer, ko izdelujete kalup s premerom 400 mm in vlivate v kalup s premerom 200 mm, mora biti naprava za vlivanje 200 mm stran od stroja za vlivanje za vsak izdelan kalup.Na neki točki bo 400-milimetrski hod potisnil dva nenapolnjena kalupa s premerom 200 mm iz možnega območja izlivanja.V tem primeru mora stroj za vlivanje počakati, da polnilna naprava konča z vlivanjem dveh 200 mm kalupov, preden nadaljuje z naslednjo potezo.Ali pa mora biti pri izdelavi tankih kalupov izlivalec sposoben popolnoma preskočiti vlivanje v ciklu, medtem ko še vedno vliva debele kalupe.Na primer, ko izdelujete kalup s premerom 200 mm in vlivate kalup s premerom 400 mm, postavitev novega kalupa s premerom 400 mm v območje za vlivanje pomeni, da je treba narediti dva kalupa s premerom 200 mm.Sledenje, izračuni in izmenjava podatkov, ki so potrebni za integriran sistem za oblikovanje in vlivanje za zagotavljanje nemotenega avtomatiziranega vlivanja, kot je opisano zgoraj, so v preteklosti predstavljali izziv za številne dobavitelje opreme.Toda zahvaljujoč sodobnim strojem, digitalnim sistemom in najboljšim praksam je mogoče brezhibno vlivanje doseči (in je bilo) hitro z minimalno nastavitvijo.Glavna zahteva je neka oblika "obračunavanja" procesa, ki zagotavlja informacije o lokaciji vsake oblike v realnem času.Sistem Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) podjetja DISA doseže ta cilj tako, da beleži vsak izdelan kalup in sledi njegovemu gibanju skozi proizvodno linijo.Kot procesni časovnik ustvari vrsto tokov podatkov s časovnim žigom, ki vsako sekundo izračunajo položaj vsakega kalupa in njegove šobe na proizvodni liniji.Po potrebi izmenjuje podatke v realnem času s sistemom za nadzor polnilnice in drugimi sistemi, da doseže natančno sinhronizacijo.Sistem DISA iz baze podatkov CIM izvleče pomembne podatke za vsak kalup, kot sta debelina kalupa in se lahko/ni mogoče vliti, ter jih pošlje sistemu za nadzor polnilnice.Z uporabo teh natančnih podatkov (ustvarjenih po ekstrudiranju kalupa) lahko izlivalec premakne izlivni sklop v pravilen položaj, preden pride kalup, in nato začne odpirati zamašek, medtem ko se kalup še premika.Kalup prispe pravočasno, da sprejme železo iz livarne.Ta idealen čas je ključnega pomena, tj. talina natančno doseže prelivno posodo.Čas vlivanja je običajno ozko grlo pri produktivnosti in s popolnim časovnim razporejanjem začetka vlivanja se lahko časi ciklov skrajšajo za nekaj desetink sekunde.Sistem za vlivanje DISA prenaša tudi pomembne podatke iz stroja za vlivanje, kot sta trenutna velikost kalupa in tlak vbrizgavanja, kot tudi širše procesne podatke, kot je stisljivost peska, v Monitizer®|CIM.Po drugi strani Monitizer®|CIM prejme in shrani parametre, kritične za kakovost, za vsak kalup iz polnilnega obrata, kot so temperatura vlivanja, čas vlivanja ter uspešnost postopkov vlivanja in inokulacije.To omogoča, da se posamezne oblike označijo kot slabe in ločijo pred mešanjem v stresalnem sistemu.Poleg avtomatizacije strojev za vlivanje, linij za vlivanje in ulivanja Monitizer®|CIM zagotavlja okvir, skladen z Industrijo 4.0, za pridobivanje, shranjevanje, poročanje in analizo.Vodstvo livarne si lahko ogleda podrobna poročila in se poglobi v podatke, da sledi težavam s kakovostjo in spodbuja morebitne izboljšave.Ortranderjeva izkušnja brezšivnega litja Ortrander Eisenhütte je družinska livarna v Nemčiji, specializirana za proizvodnjo srednje velikih visokokakovostnih železnih ulitkov za avtomobilske komponente, težke peči na drva in infrastrukturo ter splošne dele strojev.Livarna proizvaja sivo, nodularno in stisnjeno grafitno lito ter proizvede približno 27.000 ton visokokakovostnih ulitkov letno v dveh izmenah pet dni na teden.Ortrander upravlja s štirimi 6-tonskimi indukcijskimi talilnimi pečmi in tremi linijami za oblikovanje DISA, ki proizvedejo približno 100 ton ulitkov na dan.To vključuje kratke proizvodne serije po eno uro, včasih manj za pomembne stranke, zato je treba predlogo pogosto spreminjati.Za optimizacijo kakovosti in učinkovitosti je izvršni direktor Bernd H. Williams-Book vložil znatna sredstva v uvedbo avtomatizacije in analitike.Prvi korak je bil avtomatizacija procesa taljenja in doziranja železa, nadgradnja treh obstoječih livarskih peči z uporabo najnovejšega sistema pourTECH, ki vključuje 3D lasersko tehnologijo, inkubacijo in nadzor temperature.Peči, linije za oblikovanje in litje so zdaj digitalno nadzorovane in sinhronizirane ter delujejo skoraj popolnoma samodejno.Ko stroj za vlivanje spremeni model, krmilnik za vlivanje pourTECH poizveduje sistem DISA Monitizer®|CIM za nove dimenzije kalupa.Na podlagi podatkov DISA krmilnik izlivanja izračuna, kam naj postavi vozlišče za izlivanje za vsak izliv.Natančno ve, kdaj prvi nov kalup prispe v polnilnico in samodejno preklopi na novo zaporedje vlivanja.Če šablona kadar koli doseže konec svojega giba, se stroj DISAMATIC® ustavi in ​​šablona se samodejno vrne nazaj.Ko je prvi nov kalup odstranjen iz stroja, je operater opozorjen, da lahko vizualno preveri, ali je v pravilnem položaju.Prednosti brezšivnega litja Tradicionalni postopki ročnega litja ali manj zapleteni avtomatizirani sistemi lahko povzročijo izgubo proizvodnega časa med menjavo modela, kar je neizogibno tudi pri hitri menjavi kalupa na stroju za oblikovanje.Ročna ponastavitev livnika in kalupov za vlivanje je počasnejša, zahteva več operaterjev in je nagnjena k napakam, kot je razžiganje.Ortrander je ugotovil, da so njegovi zaposleni pri ročnem polnjenju sčasoma postali utrujeni, izgubili koncentracijo in delali napake, kot je lenarjenje.Brezhibna integracija oblikovanja in vlivanja omogoča hitrejše, doslednejše in kakovostnejše procese, hkrati pa zmanjšuje količino odpadkov in izpadov.Z Ortranderjem samodejno polnjenje odpravi tri minute, ki so bile prej potrebne za prilagoditev položaja polnilne enote med spremembami modela.Celoten postopek pretvorbe je včasih trajal 4,5 minute, je dejal gospod Williams-Book.Manj kot dve minuti danes.Z menjavo od 8 do 12 modelov na izmeno zaposleni v Ortranderju zdaj porabijo približno 30 minut na izmeno, kar je polovica manj kot prej.Kakovost je izboljšana z večjo doslednostjo in zmožnostjo nenehnega optimiziranja procesov.Ortrander je z uvedbo brezšivnega litja zmanjšal količino odpadkov za približno 20 %.Poleg zmanjšanja izpadov pri menjavi modelov celotna linija za oblikovanje in vlivanje zahteva samo dve osebi namesto prejšnjih treh.V nekaterih izmenah lahko tri osebe upravljajo dve celotni proizvodni liniji.Spremljanje je skoraj vse, kar ti delavci počnejo: razen izbire naslednjega modela, upravljanja mešanic peska in transporta taline imajo le malo ročnih opravil.Druga prednost je manjša potreba po izkušenih sodelavcih, ki jih je težko najti.Čeprav avtomatizacija zahteva nekaj usposabljanja operaterja, ljudem zagotavlja kritične procesne informacije, ki jih potrebujejo za sprejemanje dobrih odločitev.V prihodnosti bodo stroji lahko sprejemali vse odločitve.Podatkovne koristi brezhibnega litja Ko poskušajo izboljšati proces, livarne pogosto rečejo: "Isto stvar delamo na enak način, vendar z drugačnimi rezultati."Tako ulivajo pri isti temperaturi in ravni 10 sekund, vendar so nekateri ulitki dobri, drugi pa slabi.Z dodajanjem avtomatiziranih senzorjev, zbiranjem podatkov s časovnim žigom o vsakem parametru procesa in spremljanjem rezultatov integrirani sistem brezšivnega litja ustvari verigo povezanih procesnih podatkov, kar olajša prepoznavanje temeljnih vzrokov, ko se kakovost začne slabšati.Na primer, če pride do nepričakovanih vključkov v seriji zavornih kolutov, lahko menedžerji hitro preverijo, ali so parametri znotraj sprejemljivih meja.Ker krmilniki za stroj za vlivanje, livarno in druge funkcije, kot so peči in mešalniki peska, delujejo usklajeno, je mogoče podatke, ki jih ustvarijo, analizirati za prepoznavanje razmerij med celotnim procesom, od lastnosti peska do končne kakovosti površine ulitka.Eden od možnih primerov je, kako stopnja izlitja in temperatura vplivata na polnjenje kalupa za vsak posamezen model.Nastala zbirka podatkov postavlja tudi temelje za prihodnjo uporabo avtomatiziranih analiznih tehnik, kot sta strojno učenje in umetna inteligenca (AI), za optimizacijo procesov.Ortrander zbira procesne podatke v realnem času prek vmesnikov strojev, meritev senzorjev in testnih vzorcev.Za vsak odlitek v kalupu se zbere približno tisoč parametrov.Prej je beležil samo čas, potreben za vsako vlivanje, zdaj pa natančno ve, kakšna je raven vlivne šobe vsako sekundo, kar omogoča izkušenemu osebju, da preveri, kako ta parameter vpliva na druge kazalnike, pa tudi na končno kakovost ulitka.Ali tekočina odteka iz izlivne šobe med polnjenjem kalupa ali je izlivna šoba med polnjenjem napolnjena do skoraj konstantne ravni?Ortrander proizvede tri do pet milijonov kalupov na leto in je zbral ogromno podatkov.Ortrander shrani tudi več slik vsakega izliva v bazo podatkov pourTECH v primeru težav s kakovostjo.Iskanje načina za samodejno ocenjevanje teh slik je prihodnji cilj.Zaključek.Hkratno avtomatizirano oblikovanje in vlivanje ima za posledico hitrejše procese, doslednejšo kakovost in manj odpadkov.Z gladkim ulivanjem in samodejnim spreminjanjem vzorcev proizvodna linija deluje učinkovito avtonomno in zahteva le minimalen ročni napor.Ker ima operater vlogo nadzornika, je potrebno manj osebja.Brezšivno litje se zdaj uporablja marsikje po svetu in se lahko uporablja v vseh sodobnih livarnah.Vsaka livarna bo potrebovala nekoliko drugačno rešitev, prilagojeno njenim potrebam, vendar je tehnologija za njeno implementacijo dobro preizkušena, trenutno na voljo pri DISA in njenem partnerju pour-tech AB, in ne zahteva veliko dela.Možna dela po meri.Povečana uporaba umetne inteligence in inteligentne avtomatizacije v livarnah je še vedno v fazi testiranja, a ko bodo livarne in proizvajalci originalne opreme v naslednjih dveh do treh letih zbrali več podatkov in dodatnih izkušenj, se bo prehod na avtomatizacijo znatno pospešil.Ta rešitev trenutno ni obvezna, ker pa je podatkovna inteligenca najboljši način za optimizacijo procesov in izboljšanje donosnosti, večja avtomatizacija in zbiranje podatkov postajata standardna praksa in ne eksperimentalni projekt.V preteklosti sta bila največja bogastvo livarne njen model in izkušnje zaposlenih.Zdaj, ko je brezšivno litje združeno z večjo avtomatizacijo in sistemi industrije 4.0, podatki hitro postajajo tretji steber uspeha livarstva.
— Iskreno se zahvaljujemo pour-tech in Ortrander Eisenhütte za njune komentarje med pripravo tega članka.
Da, rad bi prejemal dvotedensko glasilo Foundry-Planet z vsemi najnovejšimi novicami, testi in poročili o izdelkih in materialih.Plus posebna glasila – vse z brezplačno odpovedjo kadar koli.