דפוס אוטומטי

בתי היציקה מאמצים יותר ויותר אוטומציה של תהליכים מונעת נתונים כדי להשיג יעדים ארוכי טווח של איכות גבוהה יותר, פחות בזבוז, זמן פעולה מרבי ועלויות מינימליות.סנכרון דיגיטלי משולב מלא של תהליכי יציקה ויציקה (יציקה ללא תפר) הוא בעל ערך במיוחד עבור בתי יציקה המתמודדים עם אתגרים של ייצור בדיוק בזמן, זמני מחזור מופחתים ושינויי דגם תכופים יותר.עם מערכות יציקה ויציקה אוטומטיות המתחברות זו לזו בצורה חלקה, תהליך היציקה הופך למהיר יותר וחלקים באיכות גבוהה יותר מיוצרים באופן עקבי יותר.תהליך היציקה האוטומטי כולל ניטור טמפרטורת היציקה, כמו גם הזנת חומר חיסון ובדיקת כל תבנית.זה משפר את האיכות של כל יציקה ומפחית את קצב הגרוטאות.אוטומציה מקיפה זו גם מפחיתה את הצורך במפעילים עם שנים של ניסיון מיוחד.הפעולות גם הופכות בטוחות יותר מכיוון שפחות עובדים מעורבים בסך הכל.חזון זה אינו חזון עתיד;זה קורה עכשיו.כלים כגון אוטומציה של יציקה ורובוטיקה, איסוף וניתוח נתונים התפתחו במשך עשרות שנים, אך ההתקדמות הואצה לאחרונה עם הפיתוח של מחשוב בעל ביצועים גבוהים במחיר סביר וחיישנים מתקדמים ברשת Industry 4.0 ומערכות בקרה תואמות.פתרונות ושותפים מאפשרים כעת לבתי יציקה ליצור תשתית איתנה וחכמה לתמיכה בפרויקטים שאפתניים יותר, המפגישה מספר תהליכי משנה עצמאיים בעבר כדי לתאם את מאמציהם.אחסון וניתוח נתוני תהליכים שנאספו על ידי מערכות אוטומטיות ומשולבות אלו פותחים גם את הדלת למעגל סגולי של שיפור מתמיד מונע על ידי נתונים.בתי היציקה יכולים לאסוף ולנתח פרמטרים של תהליך על ידי בחינת נתונים היסטוריים כדי למצוא מתאמים בינם לבין תוצאות התהליך.לאחר מכן, התהליך האוטומטי מספק סביבה שקופה שבה כל שיפור שזוהה על ידי הניתוח יכול להיבדק באופן יסודי ומהיר, לאמת ובמידת האפשר ליישם.
אתגרי דפוס ללא תפרים בשל המגמה לייצור בדיוק בזמן, לקוחות המשתמשים בקווי דפוס של DISAMATIC® צריכים לעתים קרובות להחליף דגמים בתדירות גבוהה בין מנות קטנות.באמצעות ציוד כגון מחליף אבקות אוטומטי (APC) או מחליף אבקות מהיר (QPC) מבית DISA, ניתן לשנות תבניות תוך דקה אחת בלבד.כאשר מתרחשים שינויים בתבנית במהירות גבוהה, צוואר הבקבוק בתהליך נוטה לעבור לכיוון מזיגה - הזמן הדרוש להזזת התבנית ידנית למזיגה לאחר שינוי תבנית.יציקה חלקה היא הדרך הטובה ביותר לשפר את השלב הזה של תהליך היציקה.למרות שהיציקה לרוב כבר אוטומטית חלקית, אוטומציה מלאה דורשת אינטגרציה חלקה של מערכות הבקרה של קו היציקה וציוד המילוי כך שיפעלו באופן סינכרוני לחלוטין בכל מצבי הפעולה האפשריים.כדי להשיג זאת בצורה מהימנה, על יחידת המזיגה לדעת בדיוק היכן בטוח לצקת את התבנית הבאה ובמידת הצורך להתאים את מיקום יחידת המילוי.השגת מילוי אוטומטי יעיל בתהליך ייצור יציב של אותה תבנית היא לא כל כך קשה.בכל פעם שנוצרת תבנית חדשה, עמודת התבנית נעה באותו מרחק (עובי התבנית).באופן זה, יחידת המילוי יכולה להישאר באותו מצב, מוכנה למילוי התבנית הריקה הבאה לאחר הפסקת קו הייצור.נדרשות התאמות קלות בלבד למיקום היציקה כדי לפצות על שינויים בעובי העובש הנגרמים משינויים בדחיסות החול.הצורך בהתאמות עדינות אלו הופחת לאחרונה עוד יותר הודות לתכונות קו דפוס חדשות המאפשרות למנחי יציקה להישאר עקביים יותר במהלך ייצור עקבי.לאחר השלמת כל יציקה, קו היציקה זז שוב מהלך אחד, ומניח את התבנית הריקה הבאה במקום כדי להתחיל את היציקה הבאה.בזמן שזה קורה, ניתן למלא מחדש את מתקן המילוי.בעת החלפת הדגם, עובי התבנית עשוי להשתנות, דבר המצריך אוטומציה מורכבת.בניגוד לתהליך ארגז החול האופקי, שבו גובה ארגז החול קבוע, תהליך DISAMATIC® האנכי יכול להתאים את עובי התבנית לעובי המדויק הדרוש לכל סט דגמים כדי לשמור על יחס חול לברזל קבוע ולהתחשב בגובה של הדגם.זהו יתרון גדול בהבטחת איכות יציקה אופטימלית וניצול משאבים, אך עובי עובש משתנים הופכים את בקרת היציקה האוטומטית למאתגרת יותר.לאחר שינוי דגם, מכונת DISAMATIC® מתחילה לייצר את המנה הבאה של תבניות באותו עובי, אך מכונת המילוי על הקו עדיין ממלאת את התבניות של הדגם הקודם, שאולי יש להן עובי תבנית שונה.כדי להילחם בכך, קו היציקה ומפעל המילוי חייבים לעבוד בצורה חלקה כמערכת מסונכרנת אחת, לייצר תבניות בעובי אחד ויוצקים בבטחה אחרת.מזיגה חלקה לאחר שינוי דפוס.לאחר שינוי התבנית, עובי התבנית שנותרה בין מכונות היציקה נשאר זהה.יחידת המזיגה העשויה מהדגם הקודם נשארת זהה, אך מכיוון שהתבנית החדשה שיוצאת ממכונת היציקה עשויה להיות עבה או דקה יותר, כל המיתר יכול להתקדם במרחקים שונים בכל מחזור - לעובי הצורה החדשה.משמעות הדבר היא שעם כל מהלך של מכונת היציקה, מערכת היציקה החלקה חייבת להתאים את מיקום היציקה לקראת היציקה הבאה.לאחר יציקת אצווה התבניות הקודמת, עובי התבנית חוזר להיות קבוע ומתחדש הייצור היציב.לדוגמה, אם התבנית החדשה היא בעובי 150 מ"מ במקום התבנית בעובי 200 מ"מ שעדיין נוצקה קודם לכן, מכשיר היציקה חייב לנוע 50 מ"מ אחורה לכיוון מכונת היציקה בכל מהלך של מכונת היציקה כדי להיות במצב היציקה הנכון..על מנת שמפעל יציקה יתכונן ליציקה כאשר עמוד העובש מפסיק לנוע, על בקר מפעל המילוי לדעת בדיוק לאיזו תבנית הוא ישפך ומתי והיכן יגיע לאזור היציקה.באמצעות דגם חדש המייצר תבניות עבות תוך יציקת תבניות דקות, המערכת אמורה להיות מסוגלת ליצוק שתי תבניות במחזור אחד.לדוגמה, בעת ביצוע תבנית בקוטר 400 מ"מ ויוצקים תבנית בקוטר 200 מ"מ, מכשיר היציקה חייב להיות במרחק של 200 מ"מ ממכונת היציקה עבור כל תבנית שנוצרת.בשלב מסוים מהלך 400 מ"מ ידחוף שתי תבניות לא מלאות בקוטר 200 מ"מ מחוץ לאזור המזיגה האפשרי.במקרה זה, מכונת היציקה חייבת להמתין עד שמכשיר המילוי סיים לצקת את שתי תבניות ה-200 מ"מ לפני שתמשיך לשלב הבא.לחלופין, כשמכינים תבניות דקות, הממזג חייב להיות מסוגל לדלג על המזיגה לחלוטין במחזור, תוך שהוא עדיין יוצק תבניות עבות.לדוגמא, בעת ביצוע תבנית בקוטר 200 מ"מ ויוצקים תבנית בקוטר 400 מ"מ, הצבת תבנית חדשה בקוטר 400 מ"מ באזור היציקה משמעה שצריך להכין שתי תבניות בקוטר 200 מ"מ.המעקב, החישובים וחילופי הנתונים הנדרשים למערכת יציקה ויציקה משולבת כדי לספק מזיגה אוטומטית ללא תקלות, כמתואר לעיל, הציבו אתגרים עבור ספקי ציוד רבים בעבר.אבל הודות למכונות מודרניות, מערכות דיגיטליות ושיטות עבודה מומלצות, ניתן (והושגה) מזיגה חלקה במהירות עם הגדרה מינימלית.הדרישה העיקרית היא צורה כלשהי של "חשבונאות" של התהליך, מתן מידע על מיקומו של כל טופס בזמן אמת.מערכת Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) של DISA משיגה מטרה זו על ידי רישום כל תבנית שנוצרה ומעקב אחר תנועתה דרך קו הייצור.כטיימר תהליך, הוא מייצר סדרה של זרמי נתונים עם חותמת זמן המחשבת את המיקום של כל תבנית והזרבובית שלה על פס הייצור בכל שנייה.במידת הצורך, הוא מחליף נתונים בזמן אמת עם מערכת בקרת מפעל המילוי ומערכות אחרות כדי להשיג סנכרון מדויק.מערכת DISA שואבת נתונים חשובים עבור כל תבנית ממאגר CIM כגון עובי התבנית וניתן/לא ניתן לצקת, ושולחת למערכת בקרת מפעל המילוי.באמצעות הנתונים המדויקים הללו (הנוצרים לאחר הוצאת התבנית), הממזג יכול להזיז את מכלול המזיגה למצב הנכון לפני הגעת התבנית, ולאחר מכן להתחיל לפתוח את מוט המעצור בזמן שהתבנית עדיין זזה.התבנית מגיעה בזמן כדי לקבל את הברזל ממפעל המזיגה.העיתוי האידיאלי הזה הוא מכריע, כלומר ההמסה מגיעה לכוס המזיגה במדויק.זמן יציקה הוא צוואר בקבוק נפוץ בתפוקה, ועל ידי תזמון מושלם של תחילת היציקה, ניתן להפחית את זמני המחזור בכמה עשיריות השנייה.מערכת הדפוס DISA מעבירה גם נתונים רלוונטיים ממכונת היציקה, כגון גודל התבנית הנוכחי ולחץ ההזרקה, כמו גם נתוני תהליך רחבים יותר כגון דחיסות חול, ל-Monitizer®|CIM.בתורו, Monitizer®|CIM מקבל ומאחסן פרמטרים קריטיים לאיכות עבור כל תבנית ממפעל המילוי, כגון טמפרטורת יציקה, זמן יציקה והצלחת תהליכי היציקה והחיסון.זה מאפשר לסמן צורות בודדות כגרועות ולהפריד אותן לפני ערבוב במערכת הניעור.בנוסף לאוטומציה של מכונות דפוס, קווי יציקה ויציקה, Monitizer®|CIM מספקת מסגרת תואמת Industry 4.0 לרכישה, אחסון, דיווח וניתוח.הנהלת בית היציקה יכולה להציג דוחות מפורטים ולהתעמק בנתונים כדי לעקוב אחר בעיות איכות ולהניע שיפורים פוטנציאליים.חווית היציקה הרציפה של Ortrander Ortrander Eisenhütte היא בית יציקה בבעלות משפחתית בגרמניה, המתמחה בייצור יציקות ברזל בינוניות ואיכותיות עבור רכיבי רכב, תנורי עץ ותשתיות כבדות, וחלקי מכונות כלליים.בית היציקה מייצר ברזל אפור, ברזל רקיע וברזל גרפיט דחוס ומייצרת כ-27,000 טון של יציקות איכותיות בשנה, הפועלת בשתי משמרות חמישה ימים בשבוע.אורטרנדר מפעילה ארבעה תנורי התכה אינדוקציה של 6 טון ושלושה קווי יציקה של DISA, המייצרים כ-100 טון של יציקות ביום.זה כולל ריצות ייצור קצרות של שעה אחת, לפעמים פחות עבור לקוחות חשובים, ולכן יש לשנות את התבנית לעתים קרובות.כדי לייעל את האיכות והיעילות, המנכ"ל Bernd H. Williams-Book השקיע משאבים משמעותיים בהטמעת אוטומציה וניתוח.השלב הראשון היה אוטומציה של תהליך התכה ומינון הברזל, שדרוג שלושה תנורי יציקה קיימים באמצעות מערכת pourTECH העדכנית ביותר, הכוללת טכנולוגיית לייזר תלת מימדית, דגירה ובקרת טמפרטורה.תנורים, קווי יציקה ויציקה נמצאים כעת בשליטה דיגיטלית ומסונכרנים, ופועלים באופן אוטומטי כמעט לחלוטין.כאשר מכונת הדפוס משנה דגם, בקר היציקה של pourTECH שואל את מערכת DISA Monitizer®|CIM לגבי מידות התבנית החדשות.בהתבסס על נתוני DISA, בקר המזיגה מחשב היכן למקם את צומת המזיגה עבור כל מזיגה.הוא יודע בדיוק מתי התבנית החדשה הראשונה מגיעה למפעל המילוי ועוברת אוטומטית לרצף המזיגה החדש.אם הג'יג מגיע לסוף מהלך שלו בכל עת, מכונת DISAMATIC® נעצרת והג'יג חוזר אוטומטית.כאשר התבנית החדשה הראשונה מוסרת מהמכונה, המפעיל מקבל התראה על מנת שיוכל לבדוק ויזואלית שהיא במצב הנכון.היתרונות של יציקה חלקה תהליכי יציקה ידנית מסורתית או מערכות אוטומטיות פחות מורכבות עלולות לגרום לאיבוד זמן ייצור במהלך שינויי דגם, דבר שהוא בלתי נמנע אפילו עם שינויים מהירים של עובש במכונת דפוס.איפוס ידני של תבניות המזיגה והמזיגה הוא איטי יותר, דורש יותר מפעילים ונוטה לשגיאות כמו התלקחות.אורטרנדר גילה שכאשר ביקבק ביד, עובדיו בסופו של דבר התעייפו, איבדו ריכוז ועשו טעויות, כמו התרופפות.אינטגרציה חלקה של דפוס ויציקה מאפשרת תהליכים מהירים יותר, עקביים ואיכותיים יותר תוך הפחתת בזבוז וזמני השבתה.עם Ortrander, המילוי האוטומטי מבטל את שלוש הדקות שנדרשו קודם לכן כדי להתאים את מיקום יחידת המילוי במהלך שינויי דגם.תהליך ההמרה כולו נמשך 4.5 דקות, אמר מר וויליאמס-בוק.פחות משתי דקות היום.על ידי שינוי בין 8 ל-12 דגמים למשמרת, עובדי Ortrander מבלים כעת כ-30 דקות למשמרת, חצי מבעבר.האיכות משופרת באמצעות עקביות רבה יותר והיכולת לייעל תהליכים באופן מתמיד.Ortrander הפחית את הפסולת בכ-20% על ידי הצגת יציקה חלקה.בנוסף לצמצום זמן ההשבתה בעת החלפת דגמים, כל קו היציקה והיציקה דורש שני אנשים בלבד במקום שלושת הקודמים.בחלק מהמשמרות, שלושה אנשים יכולים להפעיל שני קווי ייצור שלמים.ניטור הוא כמעט כל מה שהעובדים האלה עושים: מלבד בחירת הדגם הבא, ניהול תערובות חול והובלת ההמסה, יש להם מעט משימות ידניות.יתרון נוסף הוא הצורך המופחת בעובדים מנוסים, שקשה למצוא.למרות שאוטומציה דורשת הכשרה מסוימת של מפעילים, היא מספקת לאנשים את המידע הקריטי בתהליך שהם צריכים כדי לקבל החלטות טובות.בעתיד, המכונות עשויות לקבל את כל ההחלטות.דיבידנדים של נתונים מיציקה חלקה כאשר מנסים לשפר תהליך, חברות יציקה אומרות לעתים קרובות, "אנחנו עושים את אותו הדבר באותו אופן, אבל עם תוצאות שונות."אז הם יציקו באותה טמפרטורה ורמה במשך 10 שניות, אבל חלק מהיציקות טובות וחלקן גרועות.על ידי הוספת חיישנים אוטומטיים, איסוף נתונים עם חותמת זמן על כל פרמטר תהליך וניטור תוצאות, מערכת יציקה משולבת ללא תפרים יוצרת שרשרת של נתוני תהליך קשורים, מה שמקל על זיהוי סיבות השורש כאשר האיכות מתחילה להידרדר.לדוגמה, אם מתרחשים הכללות בלתי צפויות בקבוצה של דיסקי בלמים, מנהלים יכולים לבדוק במהירות שהפרמטרים נמצאים בגבולות המקובלים.מכיוון שהבקרים של מכונת היציקה, מפעל היציקה ופונקציות אחרות כמו תנורים ומערבלי חול עובדים יחד, ניתן לנתח את הנתונים שהם יוצרים כדי לזהות קשרים לאורך התהליך, מתכונות החול ועד לאיכות פני השטח הסופית של היציקה.דוגמה אפשרית אחת היא כיצד רמת היציקה והטמפרטורה משפיעים על מילוי העובש עבור כל דגם בנפרד.מסד הנתונים המתקבל גם מניח את הבסיס לשימוש עתידי בטכניקות ניתוח אוטומטיות כגון למידת מכונה ובינה מלאכותית (AI) כדי לייעל תהליכים.Ortrander אוספת נתוני תהליך בזמן אמת באמצעות ממשקי מכונות, מדידות חיישנים ודגימות בדיקה.עבור כל יציקת תבנית נאספים כאלף פרמטרים.בעבר היא רשמה רק את הזמן הנדרש לכל מזיגה, אך כעת היא יודעת בדיוק מה רמת פיית המזיגה בכל שנייה, מה שמאפשר לאנשי ניסיון לבחון כיצד פרמטר זה משפיע על אינדיקטורים אחרים, כמו גם על האיכות הסופית של היציקה.האם במהלך מילוי התבנית מתנקז הנוזל מפתח המזיגה, או שמא פיית המזיגה מתמלאת לרמה כמעט קבועה במהלך המילוי?אורטרנדר מייצרת שלושה עד חמישה מיליון תבניות בשנה ואספה כמות עצומה של נתונים.Ortrander מאחסן גם תמונות מרובות של כל מזיגה במסד הנתונים של pourTECH למקרה של בעיות איכות.מציאת דרך לדרג אוטומטית את התמונות הללו היא יעד עתידי.סיכום.ייצור ויציקה אוטומטיים בו זמנית מביאים לתהליכים מהירים יותר, איכות עקבית יותר ופחות בזבוז.עם יציקה חלקה ושינוי דפוס אוטומטי, קו הייצור פועל באופן אוטונומי ביעילות, ודורש רק מאמץ ידני מינימלי.מכיוון שהמפעיל ממלא תפקיד פיקוח, נדרשים פחות כוח אדם.יציקה חלקה משמשת כיום במקומות רבים ברחבי העולם וניתנת ליישום בכל בתי היציקה המודרניים.כל בית יציקה ידרוש פתרון מעט שונה המותאם לצרכיה, אך הטכנולוגיה ליישומו מוכחת היטב, זמינה כיום אצל DISA ושותפתה pour-tech AB, ואינה דורשת עבודה רבה.ניתן לבצע עבודה בהתאמה אישית.השימוש המוגבר בבינה מלאכותית ואוטומציה חכמה בבתי יציקה עדיין בשלב הבדיקות, אך ככל שמפעלי היציקה ויצרני ה-OEM יאספו יותר נתונים וניסיון נוסף במהלך השנתיים-שלוש הקרובות, המעבר לאוטומציה יואץ משמעותית.פתרון זה הוא כרגע אופציונלי, עם זאת, מכיוון שבינת נתונים היא הדרך הטובה ביותר לייעל תהליכים ולשפר את הרווחיות, אוטומציה גדולה יותר ואיסוף נתונים הופכים לפרקטיקה רגילה ולא לפרויקט ניסיוני.בעבר, הנכסים הגדולים ביותר של בית יציקה היו המודל שלה והניסיון של עובדיה.כעת, כאשר יציקה חלקה משולבת עם אוטומציה גדולה יותר ומערכות Industry 4.0, הנתונים הופכים במהירות לעמוד השלישי של הצלחת היציקה.
-אנו מודים מקרב לב ל-pour-tech ול-Ortrander Eisenhütte על הערותיהם במהלך הכנת מאמר זה.
כן, אני רוצה לקבל את הידיעון הדו-שבועי של Foundry-Planet עם כל החדשות האחרונות, הבדיקות והדיווחים על מוצרים וחומרים.בנוסף עלונים מיוחדים - הכל עם ביטול חינם בכל עת.