sjálfvirk mótun

Stálstöðvar eru í auknum mæli að taka upp gagnadrifna sjálfvirkni ferla til að ná langtímamarkmiðum um hærri gæði, minni úrgang, hámarks spenntíma og lágmarks kostnað. Fullkomlega samþætt stafræn samstilling á steypu- og mótunarferlum (samfelld steypa) er sérstaklega verðmæt fyrir steypustöðvar sem standa frammi fyrir áskorunum rétt-í-tíma framleiðslu, styttri hringrásartíma og tíðari líkanabreytingum. Með sjálfvirkum mótunar- og steypukerfum sem tengjast óaðfinnanlega saman verður steypuferlið hraðara og hágæða hlutar eru framleiddir á samræmdari hátt. Sjálfvirka steypuferlið felur í sér eftirlit með helluhitastigi, auk þess að fæða ígræðsluefni og athuga hvert mót. Þetta bætir gæði hverrar steypu og dregur úr úrgangi. Þessi alhliða sjálfvirkni dregur einnig úr þörfinni fyrir rekstraraðila með áralanga sérhæfða reynslu. Starfsemi verður einnig öruggari vegna þess að færri starfsmenn eru að verki í heildina. Þessi framtíðarsýn er ekki framtíðarsýn; þetta er að gerast núna. Verkfæri eins og sjálfvirkni steypustöðva og vélmenni, gagnasöfnun og greining hafa þróast í áratugi, en framfarir hafa aukist að undanförnu með þróun hagkvæmrar háafkastatölvunar og háþróaðra nettengdra skynjara og samhæfðra stjórnkerfa samkvæmt Iðnaðar 4.0. Lausnir og samstarfsaðilar gera nú steypufyrirtækjum kleift að búa til öflugan og greindan innviði til að styðja við metnaðarfyllri verkefni, með því að sameina marga áður óháða undirferla til að samhæfa viðleitni sína. Geymsla og greining á ferlagögnum sem þessi sjálfvirku, samþættu kerfi safna opnar einnig dyrnar að góðum hringrás gagnadrifinna stöðugra umbóta. Stálufyrirtæki geta safnað og greint ferlabreytur með því að skoða söguleg gögn til að finna fylgni milli þeirra og niðurstaðna ferla. Sjálfvirka ferlið býður síðan upp á gegnsætt umhverfi þar sem allar umbætur sem greiningin greinir geta verið vandlega og fljótt prófaðar, staðfestar og, ef mögulegt er, innleiddar.
Áskoranir í samfelldri mótun Vegna þróunarinnar í átt að rétt-á-tíma framleiðslu þurfa viðskiptavinir sem nota DISAMATIC® mótunarlínur oft að skipta oft um líkön milli lítilla framleiðslulota. Með því að nota búnað eins og sjálfvirkan duftskiptara (APC) eða hraðvirkan duftskiptara (QPC) frá DISA er hægt að skipta um sniðmát á aðeins einni mínútu. Þegar breytingar á mynstri eiga sér stað á miklum hraða færist flöskuhálsinn í ferlinu yfir í hellingu - tíminn sem þarf til að færa rörið handvirkt til að hella eftir mynsturbreytingu. Samfelld steypa er besta leiðin til að bæta þetta skref í steypuferlinu. Þó að steypa sé oft þegar að hluta til sjálfvirk, krefst full sjálfvirkni samfelldrar samþættingar stjórnkerfa mótunarlínunnar og fyllingarbúnaðarins þannig að þau virki fullkomlega samstillt í öllum mögulegum rekstraraðstæðum. Til að ná þessu áreiðanlega verður hellueiningin að vita nákvæmlega hvar það er óhætt að hella næsta mót og, ef nauðsyn krefur, aðlaga staðsetningu fyllingareiningarinnar. Að ná skilvirkri sjálfvirkri fyllingu í stöðugu framleiðsluferli fyrir sama mót er ekki svo erfitt. Í hvert skipti sem nýtt mót er búið til færist mótssúlan sömu vegalengd (mótþykkt). Þannig getur fyllingareiningin verið í sömu stöðu, tilbúin til að fylla næsta tóma mót eftir að framleiðslulínan er stöðvuð. Aðeins minniháttar stillingar á hellustöðu eru nauðsynlegar til að bæta upp fyrir breytingar á þykkt mótsins sem orsakast af breytingum á þjöppunarhæfni sandsins. Þörfin fyrir þessar fínstillingar hefur nýlega verið enn frekar minnkuð þökk sé nýjum eiginleikum mótunarlínunnar sem gera það að verkum að hellustöður haldast stöðugri við stöðuga framleiðslu. Eftir að hverri hellu er lokið færist mótunarlínan aftur eitt strokutak og setur næsta tóma mót á sinn stað til að hefja næstu hellu. Á meðan þetta gerist er hægt að fylla á fyllingartækið. Þegar skipt er um líkan getur þykkt mótsins breyst, sem krefst flókinnar sjálfvirkni. Ólíkt láréttu sandkassaferlinu, þar sem hæð sandkassans er föst, getur lóðrétta DISAMATIC® ferlið aðlagað þykkt mótsins að nákvæmlega þeirri þykkt sem þarf fyrir hvert sett af líkönum til að viðhalda stöðugu sand- og járnhlutfalli og taka tillit til hæðar líkansins. Þetta er mikill kostur við að tryggja bestu mögulegu steypugæði og nýtingu auðlinda, en mismunandi þykkt mótsins gerir sjálfvirka steypustjórnun krefjandi. Eftir að módel hefur verið skipt út byrjar DISAMATIC® vélin að framleiða næstu lotu af mótum af sömu þykkt, en fyllingarvélin á línunni fyllir samt mótin úr fyrri gerðinni, sem geta haft aðra mótþykkt. Til að sporna gegn þessu verða mótunarlínan og fyllingarstöðin að virka óaðfinnanlega sem eitt samstillt kerfi, framleiða mót af einni þykkt og hella öðru örugglega. Óaðfinnanleg steypa eftir mynsturbreytingu. Eftir mynsturbreytingu helst þykkt eftirstandandi móts á milli mótunarvélanna sú sama. Hellingareiningin sem gerð var úr fyrri gerðinni helst sú sama, en þar sem nýja mótið sem kemur út úr mótunarvélinni getur verið þykkara eða þynnra, getur allur strengurinn færst áfram á mismunandi vegalengdum í hverri lotu - að þykkt nýja formsins. Þetta þýðir að með hverju höggi mótunarvélarinnar verður óaðfinnanlega steypukerfið að aðlaga steypustöðuna til að undirbúa næstu steypu. Eftir að fyrri lota af mótum er hellt verður þykkt mótsins stöðug aftur og stöðug framleiðsla heldur áfram. Til dæmis, ef nýja mótið er 150 mm þykkt í stað 200 mm þykkrar móts sem enn var verið að steypa áður, verður hellubúnaðurinn að færa sig 50 mm aftur í átt að mótunarvélinni með hverju höggi mótunarvélarinnar til að vera í réttri hellustöðu. Til þess að hellustöð geti undirbúið sig fyrir hellu þegar mótssúlan hættir að hreyfast, verður stjórnandi fyllingarstöðvarinnar að vita nákvæmlega í hvaða mót hún verður hellt og hvenær og hvar hún kemur á hellusvæðið. Með því að nota nýja gerð sem framleiðir þykk mót á meðan þunn mót eru steypt, ætti kerfið að geta steypt tvö mót í einni lotu. Til dæmis, þegar mót með 400 mm þvermál er búið til og mót með 200 mm þvermál er hellt, verður hellubúnaðurinn að vera 200 mm frá mótunarvélinni fyrir hvert mót sem er búið til. Á einhverjum tímapunkti mun 400 mm höggið ýta tveimur ófylltum 200 mm þvermál mótum út fyrir mögulegt hellusvæði. Í þessu tilfelli verður mótunarvélin að bíða þar til fyllubúnaðurinn hefur lokið við að hella tveimur 200 mm mótin áður en haldið er áfram í næsta högg. Eða, þegar þunn mót eru gerð, verður hellubúnaðurinn að geta sleppt hellingunni alveg í hringrásinni á meðan hann hellir samt sem áður þykkum mótum. Til dæmis, þegar mót með 200 mm þvermál er gert og mót með 400 mm þvermál er hellt, þýðir það að setja nýtt mót með 400 mm þvermál í hellusvæðið að búa til tvö mót með 200 mm þvermál. Mælingar, útreikningar og gagnaskipti sem krafist er fyrir samþætt mótunar- og hellukerfi til að veita vandræðalausa sjálfvirka hellingu, eins og lýst er hér að ofan, hafa skapað áskoranir fyrir marga búnaðarframleiðendur í fortíðinni. En þökk sé nútímavélum, stafrænum kerfum og bestu starfsvenjum er hægt (og hefur verið) að ná samfelldri hellingu fljótt með lágmarks uppsetningu. Helsta krafan er einhvers konar „bókhald“ á ferlinu, sem veitir upplýsingar um staðsetningu hvers forms í rauntíma. Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) kerfið frá DISA nær þessu markmiði með því að skrá hvert mót sem er gert og fylgjast með hreyfingu þess í gegnum framleiðslulínuna. Sem tímamælir býr það til röð tímastimplaðra gagnastrauma sem reikna út staðsetningu hvers forms og stúts þess á framleiðslulínunni á hverri sekúndu. Ef nauðsyn krefur skiptist það á gögnum í rauntíma við stjórnkerfi fyllingarstöðvarinnar og önnur kerfi til að ná nákvæmri samstillingu. DISA kerfið dregur út mikilvæg gögn fyrir hvert mót úr CIM gagnagrunninum, svo sem þykkt mótsins og hvort hægt er að hella því/ekki, og sendir þau til stjórnkerfis fyllingarstöðvarinnar. Með því að nota þessi nákvæmu gögn (sem eru búin til eftir að mótið er pressað) getur hellirinn fært hellubúnaðinn í rétta stöðu áður en mótið kemur og síðan byrjað að opna tappann á meðan mótið er enn á hreyfingu. Mótið kemur tímanlega til að taka við járninu frá hellustöðinni. Þessi kjörtímasetning er mikilvæg, þ.e. bræðslan nær nákvæmlega að hellubollanum. Hellutími er algengur flöskuháls í framleiðni og með því að tímasetja upphaf hellu fullkomlega er hægt að stytta hringrásartímann um nokkra tíunduhluta úr sekúndu. DISA mótunarkerfið flytur einnig viðeigandi gögn frá mótunarvélinni, svo sem núverandi stærð mótsins og sprautuþrýsting, sem og breiðari ferlisgögn eins og sandþjappanleika, til Monitizer®|CIM. Monitizer®|CIM tekur aftur á móti við og geymir gæðaþætti fyrir hvert mót frá fyllingarstöðinni, svo sem helluhita, hellutíma og árangur hellu- og ígræðsluferlanna. Þetta gerir kleift að merkja einstök form sem slæm og aðskilja þau áður en þeim er blandað saman í hristikerfinu. Auk þess að sjálfvirknivæða mótunarvélar, mótunarlínur og steypu býður Monitizer®|CIM upp á ramma sem er í samræmi við Iðnaðarstaðla 4.0 fyrir öflun, geymslu, skýrslugerð og greiningu. Stjórnendur steypustöðvarinnar geta skoðað ítarlegar skýrslur og kafa dýpra í gögn til að fylgjast með gæðamálum og knýja áfram hugsanlegar umbætur. Reynsla Ortrander af óaðfinnanlegri steypu Ortrander Eisenhütte er fjölskyldufyrirtæki í Þýskalandi sem sérhæfir sig í framleiðslu á meðalstórum, hágæða járnsteypum fyrir bílahluti, þungavinnu viðarofna og innviði, og almenna vélahluti. Stéttstöðin framleiðir grátt járn, sveigjanlegt járn og þjappað grafítjárn og framleiðir um það bil 27.000 tonn af hágæða steypum á ári, starfandi í tveimur vöktum fimm daga vikunnar. Ortrander rekur fjóra 6 tonna bræðsluofna og þrjár DISA mótunarlínur, sem framleiða um það bil 100 tonn af steypu á dag. Þetta felur í sér stuttar framleiðslulotur upp á eina klukkustund, stundum styttri fyrir mikilvæga viðskiptavini, þannig að sniðmátið þarf að skipta oft um. Til að hámarka gæði og skilvirkni hefur forstjórinn Bernd H. Williams-Book fjárfest miklum fjármunum í sjálfvirkni og greiningar. Fyrsta skrefið var að sjálfvirknivæða bræðslu- og skömmtunarferlið fyrir járn, uppfæra þrjá núverandi steypuofna með nýjasta pourTECH kerfinu, sem inniheldur 3D leysigeislatækni, ræktun og hitastýringu. Ofnar, mótunar- og steypulínur eru nú stafrænt stjórnaðar og samstilltar og starfa nánast alveg sjálfvirkt. Þegar mótunarvélin skiptir um gerð, spyr pourTECH hellustýringin DISA Monitizer®|CIM kerfið um nýju stærðirnar á mótinu. Byggt á DISA gögnunum reiknar hellustýringin út hvar á að setja helluhnútinn fyrir hverja hellu. Hann veit nákvæmlega hvenær fyrsta nýja mótið kemur á fyllingarstöðina og skiptir sjálfkrafa yfir í nýju helluröðina. Ef jigið nær enda slagsins hvenær sem er, stoppar DISAMATIC® vélin og jigið snýr sjálfkrafa aftur. Þegar fyrsta nýja mótið er fjarlægt úr vélinni er rekstraraðilanum gert viðvart svo hann geti athugað sjónrænt hvort það sé í réttri stöðu. Kostir samfelldrar steypu Hefðbundnar handsteypuaðferðir eða minna flókin sjálfvirk kerfi geta leitt til tapaðs framleiðslutíma við líkanaskipti, sem er óhjákvæmilegt jafnvel við hraðar mótbreytingar á steypuvél. Handvirk endurstilling á hellubúnaði og hellumótum er hægari, krefst fleiri rekstraraðila og er viðkvæm fyrir villum eins og blossi. Ortrander komst að því að þegar starfsmenn hans voru á flöskum handvirkt urðu þeir að lokum þreyttir, misstu einbeitingu og gerðu mistök, eins og að slaka á. Óaðfinnanleg samþætting mótunar og hellu gerir kleift að framkvæma hraðari, samræmdari og hágæða ferli, en dregur úr sóun og niðurtíma. Með Ortrander útrýmir sjálfvirk fylling þeim þremur mínútum sem áður þurfti til að aðlaga stöðu fyllieiningarinnar við líkanaskipti. Allt umbreytingarferlið tók áður 4,5 mínútur, sagði Williams-Book. Minna en tvær mínútur í dag. Með því að skipta á milli 8 og 12 líkana á vakt eyða starfsmenn Ortrander nú um 30 mínútum á vakt, helmingi minna en áður. Gæði eru aukin með meiri samræmi og getu til að hámarka stöðugt ferla. Ortrander minnkaði úrgang um það bil 20% með því að kynna óaðfinnanlega steypu. Auk þess að draga úr niðurtíma við gerðaskipti þarfnast öll mótunar- og hellulínan aðeins tveggja manna í stað þriggja áður. Í sumum vöktum geta þrír starfrækt tvær heildar framleiðslulínur. Eftirlit er næstum allt sem þessir starfsmenn gera: fyrir utan að velja næstu gerð, stjórna sandblöndum og flytja bráðna efnið, hafa þeir fá handvirk verkefni. Annar kostur er minni þörf fyrir reynda starfsmenn, sem erfitt er að finna. Þó að sjálfvirkni krefjist einhverrar þjálfunar rekstraraðila, veitir hún fólki mikilvægar upplýsingar um ferlið sem það þarf til að taka góðar ákvarðanir. Í framtíðinni gætu vélar tekið allar ákvarðanir. Gagnaarður úr óaðfinnanlegri steypu Þegar reynt er að bæta ferli segja steypustöðvar oft: „Við gerum það sama á sama hátt, en með mismunandi niðurstöðum.“ Þannig steypa þær við sama hitastig og stig í 10 sekúndur, en sumar steypur eru góðar og sumar slæmar. Með því að bæta við sjálfvirkum skynjurum, safna tímastimpluðum gögnum um hverja ferlisbreytu og fylgjast með niðurstöðum, býr samþætt óaðfinnanlegt steypukerfi til keðju af tengdum ferlisgögnum, sem gerir það auðveldara að bera kennsl á rót vandans þegar gæði byrja að versna. Til dæmis, ef óvæntar innilokanir koma upp í lotu af bremsudiskum, geta stjórnendur fljótt athugað hvort breytur séu innan viðunandi marka. Þar sem stýringar fyrir mótunarvélina, steypustöðina og aðrar aðgerðir eins og ofna og sandblöndunartæki vinna saman, er hægt að greina gögnin sem þau mynda til að bera kennsl á tengsl í gegnum allt ferlið, allt frá sandeiginleikum til loka yfirborðsgæða steypunnar. Eitt mögulegt dæmi er hvernig hellustig og hitastig hafa áhrif á fyllingu mótsins fyrir hverja einstaka gerð. Gagnagrunnurinn sem myndast leggur einnig grunninn að framtíðarnotkun sjálfvirkra greiningartækni eins og vélanáms og gervigreindar (AI) til að hámarka ferla. Ortrander safnar ferlisgögnum í rauntíma í gegnum vélaviðmót, skynjaramælingar og prófunarsýni. Fyrir hverja steypumót eru um þúsund breytur safnaðar. Áður skráði það aðeins tímann sem þurfti fyrir hverja hellu, en nú veit það nákvæmlega hvert stig hellustútsins er á hverri sekúndu, sem gerir reyndu starfsfólki kleift að skoða hvernig þessi breyta hefur áhrif á aðra vísa, sem og lokagæði steypunnar. Er vökvinn tæmdur úr hellustútnum á meðan mótið er fyllt, eða er hellustúturinn fylltur að næstum stöðugu stigi á meðan á fyllingu stendur? Ortrander framleiðir þrjár til fimm milljónir mót á ári og hefur safnað gríðarlegu magni gagna. Ortrander geymir einnig margar myndir af hverri hellu í pourTECH gagnagrunninum ef upp koma gæðavandamál. Að finna leið til að gefa þessum myndum sjálfvirka einkunn er framtíðarmarkmið. Niðurstaða. Samtímis sjálfvirk mótun og hella leiðir til hraðari ferla, samræmdari gæða og minni úrgangs. Með mjúkri steypu og sjálfvirkri mynsturbreytingu starfar framleiðslulínan á skilvirkan hátt sjálfstætt og krefst aðeins lágmarks handvirkrar fyrirhafnar. Þar sem rekstraraðilinn gegnir eftirlitshlutverki er þörf á færri starfsmönnum. Óaðfinnanleg steypa er nú notuð víða um heim og er hægt að nota hana í öllum nútíma steypustöðvum. Hver steypustöð mun þurfa aðeins mismunandi lausn sem er sniðin að þörfum hennar, en tæknin til að innleiða hana er vel prófuð, nú fáanleg frá DISA og samstarfsaðila þess pour-tech AB, og krefst ekki mikillar vinnu. Hægt er að framkvæma sérsniðna vinnu. Aukin notkun gervigreindar og snjallrar sjálfvirkni í steypustöðvum er enn á prófunarstigi, en þegar steypustöðvar og OEM framleiðendur safna meiri gögnum og frekari reynslu á næstu tveimur til þremur árum mun umskipti yfir í sjálfvirkni hraða verulega. Þessi lausn er þó valfrjáls eins og er, þar sem gagnagreind er besta leiðin til að hámarka ferla og bæta arðsemi, er aukin sjálfvirkni og gagnasöfnun að verða staðlað ferli frekar en tilraunaverkefni. Áður fyrr voru helstu kostir steypustöðvar fyrirmynd hennar og reynsla starfsmanna. Nú þegar samfelld steypa er sameinuð meiri sjálfvirkni og Iðnaður 4.0 kerfum, eru gögn ört að verða þriðji stoðin í velgengni steypustöðva.
—Við þökkum pour-tech og Ortrander Eisenhütte innilega fyrir athugasemdir þeirra við undirbúning þessarar greinar.
Já, ég vil fá fréttabréf Foundry-Planet sem kemur út tvisvar í viku með öllum nýjustu fréttum, prófunum og skýrslum um vörur og efni. Auk sérstakra fréttabréfa – allt með ókeypis uppsögn hvenær sem er.