automatsko oblikovanje

Livnice sve više usvajaju automatizaciju procesa zasnovanu na podacima kako bi postigle dugoročne ciljeve većeg kvaliteta, manje otpada, maksimalnog radnog vremena i minimalnih troškova.Potpuno integrisana digitalna sinhronizacija procesa izlivanja i kalupovanja (bešavno livenje) posebno je dragocena za livnice koje se suočavaju sa izazovima proizvodnje u pravom trenutku, skraćenog vremena ciklusa i češćih promena modela.Sa automatizovanim sistemima za oblikovanje i livenje koji se besprekorno povezuju, proces livenja postaje brži i kvalitetniji delovi se proizvode doslednije.Automatski proces izlivanja uključuje praćenje temperature izlivanja, kao i hranjenje inokulacionog materijala i provjeru svakog kalupa.Ovo poboljšava kvalitetu svakog odljevka i smanjuje stopu otpada.Ova sveobuhvatna automatizacija takođe smanjuje potrebu za operaterima sa dugogodišnjim specijalizovanim iskustvom.Operacije također postaju sigurnije jer je ukupno uključeno manje radnika.Ova vizija nije vizija budućnosti;Ovo se sada dešava.Alati kao što su automatizacija livnice i robotika, prikupljanje podataka i analiza evoluirali su decenijama, ali napredak je nedavno ubrzan razvojem pristupačnog računarstva visokih performansi i naprednih Industrijskih 4.0 umreženih senzora i kompatibilnih kontrolnih sistema.Rešenja i partneri sada omogućavaju livnicama da stvore robusnu, inteligentnu infrastrukturu za podršku ambicioznijim projektima, okupljajući više prethodno nezavisnih podprocesa kako bi koordinirali svoje napore.Čuvanje i analiza procesnih podataka prikupljenih od strane ovih automatizovanih, integrisanih sistema takođe otvara vrata virtuelnom ciklusu kontinuiranog poboljšanja zasnovanog na podacima.Livnice mogu prikupljati i analizirati procesne parametre ispitivanjem istorijskih podataka kako bi pronašli korelaciju između njih i rezultata procesa.Automatizirani proces tada pruža transparentno okruženje u kojem se sva poboljšanja identificirana analizom mogu temeljito i brzo testirati, validirati i, gdje je moguće, implementirati.
Besprekorni izazovi u kalupu Zbog trenda proizvodnje tačno na vrijeme, kupci koji koriste DISAMATIC® linije za oblikovanje često moraju često mijenjati modele između malih serija.Koristeći opremu kao što je Automatic Powder Changer (APC) ili Quick Powder Changer (QPC) iz DISA, šabloni se mogu promijeniti za samo jednu minutu.Kako dolazi do promjena obrasca velike brzine, usko grlo u procesu ima tendenciju da se pomjeri prema lijevanju – vremenu potrebnom za ručno pomicanje posude za izlijevanje nakon promjene uzorka.Bešavno livenje je najbolji način da se poboljša ovaj korak procesa livenja.Iako je livenje često već djelomično automatizirano, potpuna automatizacija zahtijeva besprijekornu integraciju upravljačkih sistema kalupne linije i opreme za punjenje tako da oni rade potpuno sinhrono u svim mogućim radnim situacijama.Da bi se to pouzdano postiglo, jedinica za izlivanje mora tačno znati gdje je sigurno sipati sljedeći kalup i, ako je potrebno, prilagoditi položaj jedinice za punjenje.Postizanje efikasnog automatskog punjenja u stabilnom procesu proizvodnje istog kalupa nije tako teško.Svaki put kada se pravi novi kalup, stub kalupa se pomera na istu udaljenost (debljina kalupa).Na taj način jedinica za punjenje može ostati u istom položaju, spremna za punjenje sljedećeg praznog kalupa nakon zaustavljanja proizvodne linije.Potrebna su samo manja podešavanja položaja izlivanja kako bi se kompenzirale promjene u debljini kalupa uzrokovane promjenama u kompresibilnosti pijeska.Potreba za ovim finim podešavanjima nedavno je dodatno smanjena zahvaljujući novim karakteristikama linije za kalupljenje koje omogućavaju da položaji izlivanja ostanu konzistentniji tokom konzistentne proizvodnje.Nakon što je svako izlijevanje završeno, linija za kalupljenje se ponovo pomiče za jedan potez, postavljajući sljedeći prazan kalup na mjesto da započne sljedeće izlijevanje.Dok se to dešava, uređaj za punjenje se može dopuniti.Prilikom promjene modela može se promijeniti debljina kalupa, što zahtijeva složenu automatizaciju.Za razliku od horizontalnog procesa sandbox-a, gdje je visina sandbox-a fiksna, vertikalni DISAMATIC® proces može podesiti debljinu kalupa na tačnu debljinu koja je potrebna 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 optimalnog kvaliteta livenja i iskorišćavanja resursa, ali različite debljine kalupa čine automatsku kontrolu livenja još izazovnijom.Nakon promjene modela, DISAMATIC® mašina počinje proizvoditi sljedeću seriju kalupa iste debljine, ali mašina za punjenje na liniji i dalje ispunjava kalupe prethodnog modela, koji mogu imati drugačiju debljinu kalupa.Da bi se ovo borilo, linija za kalupovanje i postrojenje za punjenje moraju da rade besprekorno kao jedan sinhronizovani sistem, proizvodeći kalupe jedne debljine i bezbedno sipajući drugu.Besprekorno izlivanje nakon promjene uzorka.Nakon promjene uzorka, debljina preostalog kalupa između strojeva za kalupljenje ostaje ista.Jedinica za izlivanje napravljena od prethodnog modela ostaje ista, ali budući da novi kalup koji izlazi iz kalupa može biti deblji ili tanji, čitav niz može napredovati na različitim udaljenostima u svakom ciklusu – do debljine nove forme.To znači da sa svakim potezom mašine za livenje, sistem bešavnog livenja mora da prilagodi poziciju livenja u pripremi za sledeće livenje.Nakon što se prethodna serija kalupa izlije, debljina kalupa ponovo postaje konstantna i stabilna proizvodnja se nastavlja.Na primjer, ako je novi kalup debljine 150 mm umjesto kalupa debljine 200 mm koji je još uvijek bio izliven, uređaj za izlivanje mora se pomaknuti 50 mm natrag prema mašini za kalupljenje sa svakim potezom mašine za kalupljenje da bi bio u ispravnom položaju za izlivanje..Da bi se postrojenje za izlivanje pripremilo za izlivanje kada se kolona kalupa prestane kretati, kontrolor postrojenja za punjenje mora tačno znati u koji kalup će se točiti i kada i gde će stići u prostor za izlivanje.Koristeći novi model koji proizvodi debele kalupe dok lijeva tanke kalupe, sistem bi trebao biti u mogućnosti da izlije dva kalupa u jednom ciklusu.Na primjer, kada pravite kalup prečnika 400 mm i sipate kalup prečnika 200 mm, uređaj za izlivanje mora biti udaljen 200 mm od mašine za oblikovanje za svaki napravljeni kalup.U nekom trenutku, hod od 400 mm će potisnuti dva neispunjena kalupa prečnika 200 mm iz mogućeg područja za izlivanje.U tom slučaju, mašina za kalupljenje mora sačekati dok uređaj za punjenje ne završi sa izlivanjem dva kalupa od 200 mm pre nego što pređe na sledeći potez.Ili, kada pravite tanke kalupe, uređaj za izlivanje mora biti u mogućnosti da u potpunosti preskoči izlivanje u ciklusu dok i dalje sipa debele kalupe.Na primjer, kada pravite kalup prečnika 200 mm i sipate kalup prečnika 400 mm, postavljanje novog kalupa prečnika 400 mm u prostor za izlivanje znači da je potrebno napraviti dva kalupa prečnika 200 mm.Praćenje, proračuni i razmjena podataka potrebnih za integrirani sistem za oblikovanje i izlivanje kako bi se obezbijedilo automatsko izlivanje bez problema, kao što je gore opisano, predstavljali su izazove za mnoge dobavljače opreme u prošlosti.Ali zahvaljujući modernim mašinama, digitalnim sistemima i najboljim praksama, besprekorno izlivanje se može (i jeste) brzo postići uz minimalno podešavanje.Glavni zahtjev je neki oblik „računovodstva“ procesa, pružanje informacija o lokaciji svakog obrasca u realnom vremenu.DISA-in Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) sistem postiže ovaj cilj snimanjem svakog napravljenog kalupa i praćenjem njegovog kretanja kroz proizvodnu liniju.Kao tajmer procesa, on generiše niz vremenski označenih tokova podataka koji svake sekunde izračunavaju poziciju svakog kalupa i njegove mlaznice na proizvodnoj liniji.Po potrebi razmjenjuje podatke u realnom vremenu sa sistemom upravljanja punionice i drugim sistemima kako bi se postigla precizna sinhronizacija.DISA sistem izdvaja važne podatke za svaki kalup iz CIM baze podataka, kao što su debljina kalupa i može/ne može se izliti, i šalje ih u kontrolni sistem punionice.Koristeći ove tačne podatke (generirane nakon ekstrudiranja kalupa), izlivač može pomjeriti sklop za izlivanje u ispravan položaj prije nego što kalup stigne, a zatim početi otvarati šipku za zatvaranje dok se kalup još uvijek kreće.Kalup stiže na vreme da primi gvožđe iz postrojenja za izlivanje.Ovo idealno vrijeme je ključno, tj. talina točno dospijeva u posudu za izlivanje.Vrijeme sipanja je uobičajeno usko grlo produktivnosti, a savršenim vremenskim određivanjem vremena početka prelijevanja, vrijeme ciklusa može se smanjiti za nekoliko desetinki sekunde.DISA sistem za kalupljenje takođe prenosi relevantne podatke iz mašine za livenje, kao što su trenutna veličina kalupa i pritisak ubrizgavanja, kao i šire procesne podatke kao što je kompresibilnost peska, na Monitizer®|CIM.Zauzvrat, Monitizer®|CIM prima i pohranjuje parametre koji su kritični za kvalitet za svaki kalup iz postrojenja za punjenje, kao što su temperatura polivanja, vrijeme sipanja i uspjeh procesa sipanja i inokulacije.Ovo omogućava da pojedinačni oblici budu označeni kao loši i odvojeni prije miješanja u sistemu za mućkanje.Pored automatizacije mašina za kalupljenje, linija za livenje i livenja, Monitizer®|CIM obezbeđuje okvir kompatibilan sa industrijom 4.0 za prikupljanje, skladištenje, izveštavanje i analizu.Uprava livnice može pregledati detaljne izvještaje i analizirati podatke kako bi pratila probleme s kvalitetom i pokrenula potencijalna poboljšanja.Ortranderovo iskustvo besprekornog livenja Ortrander Eisenhütte je porodična livnica u Nemačkoj koja je specijalizovana za proizvodnju odlivaka srednjeg obima, visokokvalitetnog gvožđa za automobilske komponente, teške peći na drva i infrastrukturu, i opštih delova mašina.Livnica proizvodi sivo gvožđe, nodularno gvožđe i zbijeno gvožđe od grafita i proizvodi oko 27.000 tona visokokvalitetnih odlivaka godišnje, radeći u dve smene pet dana u nedelji.Ortrander upravlja sa četiri indukcijske peći za topljenje od 6 tona i tri DISA linije za oblikovanje, proizvodeći približno 100 tona odljevaka dnevno.Ovo uključuje kratke produkcije od jednog sata, ponekad manje za važne klijente, tako da se šablon mora često mijenjati.Kako bi optimizirao kvalitet i efikasnost, izvršni direktor Bernd H. Williams-Book uložio je značajna sredstva u implementaciju automatizacije i analitike.Prvi korak je bio automatizacija procesa topljenja i doziranja gvožđa, nadogradnja tri postojeće peći za livenje koristeći najnoviji sistem pourTECH, koji uključuje 3D lasersku tehnologiju, inkubaciju i kontrolu temperature.Peći, linije za kalupljenje i livenje sada su digitalno kontrolisane i sinhronizovane, radeći skoro potpuno automatski.Kada mašina za kalupljenje promeni model, pourTECH kontroler za izlivanje pita DISA Monitizer®|CIM sistem za nove dimenzije kalupa.Na osnovu DISA podataka, kontrolor zalivanja izračunava gde će postaviti čvor za izlivanje za svako prelivanje.Tačno zna kada prvi novi kalup stigne u postrojenje za punjenje i automatski se prebacuje na novi redosled sipanja.Ako alatka u bilo kom trenutku dostigne kraj svog hoda, DISAMATIC® mašina se zaustavlja i šablon se automatski vraća.Kada se prvi novi kalup ukloni iz mašine, operater se upozorava kako bi mogao vizualno provjeriti da li je u ispravnom položaju.Prednosti bešavnog livenja Tradicionalni procesi ručnog livenja ili manje složeni automatizovani sistemi mogu dovesti do gubitka vremena proizvodnje tokom promene modela, što je neizbežno čak i kod brzih promena kalupa na mašini za livenje.Ručno resetiranje kalupa za izlivanje i kalupa za izlivanje je sporije, zahtijeva više operatera i podložno je greškama kao što je šišanje.Ortrander je otkrio da su se njegovi zaposlenici prilikom ručnog flaširanja na kraju umorili, izgubili koncentraciju i napravili greške, poput opuštanja.Besprekorna integracija kalupovanja i izlivanja omogućava brže, konzistentnije i kvalitetnije procese uz smanjenje otpada i zastoja.Sa Ortranderom, automatsko punjenje eliminiše tri minuta koja su prethodno bila potrebna za podešavanje položaja jedinice za punjenje tokom promene modela.Cijeli proces konverzije je trajao 4,5 minuta, rekao je gospodin Williams-Book.Manje od dvije minute danas.Promjenom između 8 i 12 modela po smjeni, zaposlenici Ortrandera sada troše oko 30 minuta po smjeni, upola manje nego prije.Kvalitet se poboljšava kroz veću konzistentnost i mogućnost kontinuirane optimizacije procesa.Ortrander je smanjio otpad za približno 20% uvođenjem bešavnog livenja.Osim što smanjuje vrijeme zastoja prilikom mijenjanja modela, čitava linija za oblikovanje i izlivanje zahtijeva samo dvije osobe umjesto prethodne tri.U nekim smjenama, tri osobe mogu upravljati dvije kompletne proizvodne linije.Praćenje je gotovo sve što ovi radnici rade: osim odabira sljedećeg modela, upravljanja mješavinama pijeska i transporta taline, oni imaju nekoliko ručnih zadataka.Još jedna prednost je smanjena potreba za iskusnim zaposlenima, koje je teško pronaći.Iako automatizacija zahtijeva određenu obuku operatera, ona ljudima pruža kritične informacije o procesu koje su im potrebne za donošenje dobrih odluka.U budućnosti mašine mogu donositi sve odluke.Dividende podataka od bešavnog livenja Kada pokušavaju da poboljšaju proces, livnici često kažu: "Mi radimo istu stvar na isti način, ali sa različitim rezultatima."Dakle, bacaju na istoj temperaturi i nivou 10 sekundi, ali neki odljevci su dobri, a neki loši.Dodavanjem automatizovanih senzora, prikupljanjem vremenski označenih podataka o svakom parametru procesa i praćenjem rezultata, integrisani bešavni sistem livenja stvara lanac povezanih procesnih podataka, što olakšava identifikaciju osnovnih uzroka kada kvalitet počne da se pogoršava.Na primjer, ako dođe do neočekivanih uključivanja u seriji kočionih diskova, menadžeri mogu brzo provjeriti da li su parametri unutar prihvatljivih granica.Budući da kontroleri za mašinu za kalupljenje, postrojenje za livenje i druge funkcije kao što su peći i mešalice peska rade zajedno, podaci koje generišu mogu se analizirati kako bi se identifikovali odnosi tokom celog procesa, od svojstava peska do konačnog kvaliteta površine odlivaka.Jedan mogući primjer je kako nivo sipanja i temperatura utiču 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 realnom vremenu putem interfejsa mašina, merenja senzora i testnih uzoraka.Za svaki odljevak kalupa prikuplja se oko hiljadu parametara.Ranije je bilježio samo vrijeme potrebno za svako izlijevanje, ali sada zna tačno koliki je nivo mlaznice za izlivanje svake sekunde, omogućavajući iskusnom osoblju da ispita kako ovaj parametar utječe na druge pokazatelje, kao i na konačni kvalitet livenja.Da li se tečnost ispušta iz mlaznice za izlivanje dok se kalup puni ili je mlaznica za izlivanje napunjena do skoro konstantnog nivoa tokom punjenja?Ortrander proizvodi tri do pet miliona kalupa godišnje i prikupio je ogromnu količinu podataka.Ortrander također pohranjuje više slika svakog izlivanja u bazu podataka pourTECH u slučaju problema s kvalitetom.Pronalaženje načina za automatsko ocjenjivanje ovih slika je budući cilj.Zaključak.Istovremeno automatizovano oblikovanje i izlivanje rezultira bržim procesima, konzistentnijim kvalitetom i manje otpada.Uz glatko livenje i automatsku promenu šara, proizvodna linija radi efikasno autonomno, zahtevajući samo minimalan ručni napor.Budući da operater ima nadzornu ulogu, potrebno je manje osoblja.Bešavno livenje se sada koristi na mnogim mestima širom sveta i može se primeniti u svim modernim livnicama.Svaka livnica će zahtevati malo drugačije rešenje prilagođeno njenim potrebama, ali tehnologija za njegovu implementaciju je dobro dokazana, trenutno dostupna od DISA-e i njenog partnera pour-tech AB, i ne zahteva mnogo rada.Radovi po narudžbi mogu se izvesti.Povećana upotreba umjetne inteligencije i inteligentne automatizacije u ljevaonicama je još uvijek u fazi testiranja, ali kako ljevaonice i OEM-ovi prikupljaju više podataka i dodatnog iskustva u naredne dvije do tri godine, prelazak na automatizaciju će se značajno ubrzati.Ovo rješenje je trenutno opciono, međutim, budući da je inteligencija podataka najbolji način za optimizaciju procesa i poboljšanje profitabilnosti, veća automatizacija i prikupljanje podataka postaju standardna praksa, a ne eksperimentalni projekt.U prošlosti, najveći adut livnice bili su njen model i iskustvo zaposlenih.Sada kada je bešavno livenje kombinovano sa većom automatizacijom i Industry 4.0 sistemima, podaci brzo postaju treći stub uspeha livnice.
— Iskreno zahvaljujemo pour-tech i Ortrander Eisenhütte na njihovim komentarima tokom pripreme ovog članka.
Da, želio bih da primam dvotjedni bilten Foundry-Planet sa svim najnovijim vijestima, testovima i izvještajima o proizvodima i materijalima.Plus posebni bilteni – sve uz besplatno otkazivanje u bilo koje vrijeme.