аутоматско обликовање

Ливнице све више усвајају аутоматизацију процеса вођену подацима како би постигле дугорочне циљеве вишег квалитета, мањег отпада, максималног времена рада и минималних трошкова. Потпуно интегрисана дигитална синхронизација процеса ливења и обликовања (бешавно ливење) је посебно вредна за ливнице које се суочавају са изазовима производње „тачно на време“, смањених циклуса и чешћих промена модела. Са аутоматизованим системима за обликовање и ливење који се беспрекорно повезују, процес ливења постаје бржи, а делови вишег квалитета се производе конзистентније. Аутоматизовани процес ливења укључује праћење температуре ливења, као и довод материјала за инокулацију и проверу сваког калупа. Ово побољшава квалитет сваког одливка и смањује стопу отпада. Ова свеобухватна аутоматизација такође смањује потребу за оператерима са вишегодишњим специјализованим искуством. Операције такође постају безбедније јер је укупно укључено мање радника. Ова визија није визија будућности; ово се дешава сада. Алати као што су аутоматизација и роботика у ливницама, прикупљање и анализа података развијали су се деценијама, али је напредак убрзан у последње време развојем приступачног рачунарства високих перформанси и напредних умрежених сензора Индустрије 4.0 и компатибилних система управљања. Решења и партнери сада омогућавају ливницама да креирају робусну, интелигентну инфраструктуру за подршку амбициознијим пројектима, обједињујући више претходно независних подпроцеса како би координирали своје напоре. Чување и анализа података о процесу које прикупљају ови аутоматизовани, интегрисани системи такође отвара врата позитивном циклусу континуираног побољшања заснованог на подацима. Ливнице могу прикупљати и анализирати параметре процеса испитивањем историјских података како би пронашле корелације између њих и резултата процеса. Аутоматизовани процес затим пружа транспарентно окружење у којем се сва побољшања идентификована анализом могу темељно и брзо тестирати, валидирати и, где је то могуће, имплементирати.
Беспрекорни изазови калупа Због тренда ка производњи „тачно на време“, купци који користе DISAMATIC® линије за калупе често морају често да мењају моделе између малих серија. Коришћењем опреме као што је аутоматски мењач праха (APC) или брзи мењач праха (QPC) од DISA, шаблони се могу променити за само један минут. Како се дешавају промене модела великом брзином, уско грло у процесу тежи да се помери ка ливењу – време потребно за ручно померање левка за ливење након промене модела. Беспрекорно ливење је најбољи начин да се побољша овај корак процеса ливења. Иако је ливење често већ делимично аутоматизовано, потпуна аутоматизација захтева беспрекорну интеграцију контролних система линије за калупе и опреме за пуњење тако да раде потпуно синхроно у свим могућим радним ситуацијама. Да би се ово поуздано постигло, јединица за ливење мора тачно знати где је безбедно да излије следећи калуп и, ако је потребно, да подеси положај јединице за пуњење. Постизање ефикасног аутоматског пуњења у стабилном производном процесу истог калупа није толико тешко. Сваки пут када се направи нови калуп, колона калупа се помера за исту удаљеност (дебљину калупа). На овај начин, јединица за пуњење може остати у истом положају, спремна да напуни следећи празан калуп након што се производна линија заустави. Потребна су само мања подешавања положаја ливења како би се компензовале промене дебљине калупа изазване променама у стишљивости песка. Потреба за овим финим подешавањима је недавно додатно смањена захваљујући новим карактеристикама линије за ливење које омогућавају да положаји ливења остану конзистентнији током конзистентне производње. Након што је свако ливење завршено, линија за ливење се поново помера за један потез, постављајући следећи празан калуп на место да би започела следеће ливење. Док се то дешава, уређај за пуњење се може поново напунити. Приликом промене модела, дебљина калупа се може променити, што захтева сложену аутоматизацију. За разлику од хоризонталног процеса са песком, где је висина кутије са песком фиксна, вертикални DISAMATIC® процес може подесити дебљину калупа на тачну дебљину потребну за сваки сет модела како би се одржао константан однос песка и гвожђа и узела у обзир висина модела. Ово је велика предност у обезбеђивању оптималног квалитета ливења и искоришћења ресурса, али различите дебљине калупа отежавају аутоматску контролу ливења. Након промене модела, машина DISAMATIC® почиње да производи следећу серију калупа исте дебљине, али машина за пуњење на линији и даље пуни калупе претходног модела, који могу имати другачију дебљину калупа. Да би се ово супротставило, линија за калуповање и постројење за пуњење морају да раде беспрекорно као један синхронизовани систем, производећи калупе једне дебљине и безбедно изливајући другу. Беспрекорно ливење након промене шаблона. Након промене шаблона, дебљина преосталог калупа између машина за калуповање остаје иста. Јединица за ливење направљена од претходног модела остаје иста, али пошто нови калуп који излази из машине за калуповање може бити дебљи или тањи, цео низ може да напредује на различитим растојањима у сваком циклусу – до дебљине новог калупа. То значи да са сваким ходом машине за калуповање, систем за ливење без шавова мора да подеси положај ливења у припреми за следеће ливење. Након што се излије претходна серија калупа, дебљина калупа поново постаје константна и наставља се стабилна производња. На пример, ако је нови калуп дебљине 150 мм уместо калупа дебљине 200 мм који се претходно ливио, уређај за ливење мора да се помери 50 мм уназад према машини за ливење са сваким ходом машине за ливење како би био у исправном положају за ливење. Да би се постројење за ливење припремило за ливење када се колона калупа престане кретати, контролер постројења за пуњење мора тачно знати у који калуп ће се ливење сипати и када и где ће стићи у подручје ливења. Користећи нови модел који производи дебеле калупе док ливење танких калупа доводи до изливања два калупа у једном циклусу. На пример, приликом израде калупа пречника 400 мм и ливења калупа пречника 200 мм, уређај за ливење мора бити удаљен 200 мм од машине за ливење за сваки направљени калуп. У неком тренутку, ход од 400 мм ће избацити два ненапуњена калупа пречника 200 мм из могућег подручја ливења. У овом случају, машина за ливење мора да сачека док уређај за пуњење не заврши ливење два калупа пречника 200 мм пре него што пређе на следећи ход. Или, приликом израде танких калупа, ливач мора бити у могућности да потпуно прескочи ливење у циклусу док и даље лива дебеле калупе. На пример, приликом израде калупа пречника 200 мм и ливења калупа пречника 400 мм, постављање новог калупа пречника 400 мм у простор за ливење значи да је потребно направити два калупа пречника 200 мм. Праћење, прорачуни и размена података потребни за интегрисани систем ливења и ливења како би се обезбедило аутоматизовано ливење без проблема, као што је горе описано, представљали су изазове за многе добављаче опреме у прошлости. Али захваљујући модерним машинама, дигиталним системима и најбољим праксама, беспрекорно ливење се може (и јесте) постићи брзо уз минимално подешавање. Главни захтев је неки облик „рачуноводства“ процеса, пружајући информације о локацији сваког калупа у реалном времену. DISA-ин систем Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) постиже овај циљ снимањем сваког направљеног калупа и праћењем његовог кретања кроз производну линију. Као тајмер процеса, генерише низ временски означених токова података који израчунавају положај сваког калупа и његове млазнице на производној линији сваке секунде. Ако је потребно, размењује податке у реалном времену са системом управљања постројењем за пуњење и другим системима како би се постигла прецизна синхронизација. DISA систем извлачи важне податке за сваки калуп из CIM базе података, као што су дебљина калупа и да ли се може/не може сипати, и шаље их систему управљања постројењем за пуњење. Користећи ове тачне податке (генерисане након што је калуп екструдиран), ливач може померити склоп за ливење у исправан положај пре него што калуп стигне, а затим почети са отварањем затварача док се калуп још увек креће. Калуп стиже на време да прими гвожђе из постројења за ливење. Ово идеално време је кључно, тј. растопљена маса тачно стиже до посуде за ливење. Време ливења је уобичајено уско грло продуктивности, а савршеним темпирањем почетка ливења, време циклуса може се смањити за неколико десетина секунде. DISA систем за ливење такође преноси релевантне податке из машине за ливење, као што су тренутна величина калупа и притисак убризгавања, као и шире податке о процесу као што је компресибилност песка, у Monitizer®|CIM. Заузврат, Monitizer®|CIM прима и складишти параметре критичне за квалитет за сваки калуп из постројења за пуњење, као што су температура ливања, време ливања и успех процеса ливања и инокулације. Ово омогућава да се појединачни облици означе као лоши и одвоје пре мешања у систему за мућкање. Поред аутоматизације машина за калуповање, линија за калуповање и ливења, Monitizer®|CIM пружа оквир компатибилан са Индустријом 4.0 за аквизицију, складиштење, извештавање и анализу. Руководство ливнице може да прегледа детаљне извештаје и да се детаљно упозна са подацима како би пратило проблеме са квалитетом и подстакло потенцијална побољшања. Ortrander-ово беспрекорно искуство ливења Ortrander Eisenhütte је породична ливница у Немачкој која је специјализована за производњу средње количине, висококвалитетних одливака од гвожђа за аутомобилске компоненте, тешке пећи на дрва и инфраструктуру, као и делове за опште машине. Ливница производи сиви лив, нодуларни лив и компактни графитни лив и производи приближно 27.000 тона висококвалитетних одливака годишње, радећи у две смене пет дана у недељи. Ортрандер управља са четири индукционе пећи за топљење од 6 тона и три DISA линије за ливење, производећи приближно 100 тона одливака дневно. Ово укључује кратке производне циклусе од једног сата, понекад и мање за важне клијенте, тако да се шаблон мора често мењати. Да би се оптимизовао квалитет и ефикасност, извршни директор Бернд Х. Вилијамс-Бук је уложио значајна средства у имплементацију аутоматизације и аналитике. Први корак је био аутоматизација процеса топљења и дозирања гвожђа, надоградња три постојеће пећи за ливење коришћењем најновијег pourTECH система, који укључује 3D ласерску технологију, инкубацију и контролу температуре. Пећи, линије за ливење и ливење сада су дигитално контролисане и синхронизоване, радећи готово потпуно аутоматски. Када машина за ливење промени модел, pourTECH контролер ливења упитује DISA Monitorizer®|CIM систем за нове димензије калупа. На основу DISA података, контролер ливења израчунава где да постави чвор ливења за свако ливење. Тачно зна када први нови калуп стигне у постројење за пуњење и аутоматски прелази на нови редослед ливења. Ако алат у било ком тренутку достигне крај свог хода, DISAMATIC® машина се зауставља и алат се аутоматски враћа. Када се први нови калуп уклони из машине, оператер се упозорава како би могао визуелно да провери да ли је у исправном положају. Предности беспрекорног ливења Традиционални процеси ручног ливења или мање сложени аутоматизовани системи могу довести до губитка времена производње током промена модела, што је неизбежно чак и код брзих промена калупа на машини за ливење. Ручно ресетовање сипача и калупа за ливење је спорије, захтева више оператера и склоно је грешкама као што је одскок. Ортрандер је открио да су се приликом ручног флаширања његови запослени на крају умарали, губили концентрацију и правили грешке, као што је опуштање. Беспрекорна интеграција ливења и ливења омогућава брже, конзистентније и квалитетније процесе, уз смањење отпада и застоја. Са Ортрандером, аутоматско пуњење елиминише три минута која су раније била потребна за подешавање положаја јединице за пуњење током промена модела. Читав процес конверзије је раније трајао 4,5 минута, рекао је господин Вилијамс-Бук. Данас мање од два минута. Мењајући између 8 и 12 модела по смени, запослени у Ортрандеру сада проводе око 30 минута по смени, што је упола мање него раније. Квалитет је побољшан већом конзистентношћу и могућношћу континуиране оптимизације процеса. Ортрандер је смањио отпад за приближно 20% увођењем бесшавног ливења. Поред смањења застоја при промени модела, цела линија за калуповање и ливење захтева само две особе уместо претходне три. У неким сменама, три особе могу да управљају двема комплетним производним линијама. Праћење је скоро све што ови радници раде: осим избора следећег модела, управљања мешавинама песка и транспорта растопа, имају мало ручних задатака. Још једна предност је смањена потреба за искусним запосленима, које је тешко пронаћи. Иако аутоматизација захтева одређену обуку оператера, она људима пружа критичне информације о процесу које су им потребне за доношење добрих одлука. У будућности, машине би могле доносити све одлуке. Дивиденде података од бесшавног ливења Када покушавају да побољшају процес, ливнице често кажу: „Радимо исту ствар на исти начин, али са различитим резултатима.“ Дакле, лију на истој температури и нивоу 10 секунди, али неки одливци су добри, а неки лоши. Додавањем аутоматизованих сензора, прикупљањем података са временским ознакама о сваком параметру процеса и праћењем резултата, интегрисани систем бесшавног ливења ствара ланац повезаних података о процесу, што олакшава идентификацију узрока када квалитет почне да се погоршава. На пример, ако се у серији кочионих дискова појаве неочекивани укључци, менаџери могу брзо да провере да ли су параметри у прихватљивим границама. Пошто контролери за машину за ливење, постројење за ливење и друге функције као што су пећи и мешалице песка раде усклађено, подаци које генеришу могу се анализирати како би се идентификовали односи током целог процеса, од својстава песка до коначног квалитета површине одливака. Један могући пример је како ниво ливења и температура утичу на пуњење калупа за сваки појединачни модел. Добијена база података такође поставља темеље за будућу употребу аутоматизованих техника анализе као што су машинско учење и вештачка интелигенција (ВИ) за оптимизацију процеса. Ortrander прикупља податке о процесу у реалном времену путем машинских интерфејса, мерења сензора и тест узорака. За свако ливење калупа прикупља се око хиљаду параметара. Раније је бележио само време потребно за свако ливење, али сада тачно зна који је ниво млазнице за ливење сваке секунде, што омогућава искусном особљу да испита како овај параметар утиче на друге индикаторе, као и на коначни квалитет одливака. Да ли се течност испушта из млазнице за ливење док се калуп пуни, или се млазница за ливење пуни до скоро константног нивоа током пуњења? Ортрандер производи три до пет милиона калупа годишње и прикупио је огромну количину података. Ортрандер такође чува више слика сваког излива у бази података pourTECH у случају проблема са квалитетом. Проналажење начина за аутоматско оцењивање ових слика је будући циљ. Закључак. Истовремено аутоматизовано обликовање и ливење резултира бржим процесима, конзистентнијим квалитетом и мањим отпадом. Са глатким ливењем и аутоматском променом шаблона, производна линија ефикасно ради аутономно, захтевајући само минималан ручни напор. Пошто оператер игра надзорну улогу, потребно је мање особља. Бешавно ливење се сада користи на многим местима широм света и може се применити на све модерне ливнице. Свакој ливници ће бити потребно мало другачије решење прилагођено њеним потребама, али технологија за његову имплементацију је добро доказана, тренутно доступна од DISA и њеног партнера pour-tech AB, и не захтева много рада. Може се изводити прилагођени рад. Повећана употреба вештачке интелигенције и интелигентне аутоматизације у ливницама је још увек у фази тестирања, али како ливнице и произвођачи оригиналне опреме буду прикупљали више података и додатног искуства током наредне две до три године, прелазак на аутоматизацију ће се значајно убрзати. Ово решење је тренутно опционо, међутим, пошто је анализа података најбољи начин за оптимизацију процеса и побољшање профитабилности, већа аутоматизација и прикупљање података постају стандардна пракса, а не експериментални пројекат. У прошлости, највећа предност ливнице били су њен модел и искуство њених запослених. Сада када се беспрекорно ливење комбинује са већом аутоматизацијом и системима Индустрије 4.0, подаци брзо постају трећи стуб успеха ливнице.
—Искрено се захваљујемо компанијама pour-tech и Ortrander Eisenhütte на њиховим коментарима током припреме овог чланка.
Да, желим да примам двонедељни билтен Foundry-Planet са свим најновијим вестима, тестовима и извештајима о производима и материјалима. Плус посебни билтени – све са могућношћу бесплатног отказивања у било ком тренутку.