Az öntödék egyre inkább adatvezérelt folyamatautomatizálást alkalmaznak a magasabb minőség, a kevesebb hulladék, a maximális üzemidő és a minimális költségek hosszú távú céljainak elérése érdekében. Az öntési és formázási folyamatok teljesen integrált digitális szinkronizálása (zökkenőmentes öntés) különösen értékes azoknak az öntödéknek, amelyek a just-in-time gyártás, a csökkentett ciklusidők és a gyakoribb modellváltások kihívásaival néznek szembe. Az automatizált, zökkenőmentesen összekapcsolódó formázó és öntőrendszerekkel az öntési folyamat gyorsabbá válik, és a jobb minőségű alkatrészek előállítása következetesebb. Az automatizált öntési folyamat magában foglalja az öntési hőmérséklet monitorozását, valamint az oltóanyag adagolását és az egyes formák ellenőrzését. Ez javítja az egyes öntvények minőségét és csökkenti a selejtarányt. Ez az átfogó automatizálás csökkenti az évek óta szakosodott tapasztalattal rendelkező operátorok iránti igényt is. A műveletek biztonságosabbá is válnak, mivel összességében kevesebb munkavállaló vesz részt a folyamatokban. Ez a vízió nem a jövő víziója; Ez most történik. Az olyan eszközök, mint az öntödei automatizálás és a robotika, az adatgyűjtés és -elemzés évtizedek alatt fejlődtek, de a fejlődés a közelmúltban felgyorsult a megfizethető nagy teljesítményű számítástechnika és a fejlett Ipar 4.0 hálózati érzékelők és kompatibilis vezérlőrendszerek fejlesztésével. A megoldások és a partnerek most lehetővé teszik az öntödék számára, hogy robusztus, intelligens infrastruktúrát hozzanak létre az ambiciózusabb projektek támogatására, több, korábban független alfolyamatot egyesítve erőfeszítéseik összehangolása érdekében. Az ezen automatizált, integrált rendszerek által gyűjtött folyamatadatok tárolása és elemzése megnyitja az utat az adatvezérelt folyamatos fejlesztés erényes körforgása előtt is. Az öntödék a historikus adatok vizsgálatával gyűjthetik és elemezhetik a folyamatparamétereket, hogy összefüggéseket találjanak közöttük és a folyamat eredményei között. Az automatizált folyamat ezután átlátható környezetet biztosít, amelyben az elemzés által azonosított fejlesztések alaposan és gyorsan tesztelhetők, validálhatók és ahol lehetséges, megvalósíthatók.
Zökkenőmentes öntési kihívások A just-in-time gyártás trendje miatt a DISAMATIC® öntözősorokat használó ügyfeleknek gyakran kell modelleket cserélniük a kis tételek között. Az olyan berendezések, mint a DISA automatikus porcserélője (APC) vagy a gyors porcserélője (QPC), segítségével a sablonok akár egy perc alatt is cserélhetők. A nagy sebességű mintaváltások miatt a folyamat szűk keresztmetszete az öntés felé tolódik el – az az idő, amely a mintaváltás után az öntőüst manuális mozgatásához szükséges az öntéshez. A zökkenőmentes öntés a legjobb módja az öntési folyamat ezen szakaszának javítására. Bár az öntés gyakran már részben automatizált, a teljes automatizálás a öntözősor és a töltőberendezés vezérlőrendszereinek zökkenőmentes integrációját igényli, hogy azok minden lehetséges üzemi helyzetben teljesen szinkronban működjenek. Ennek megbízható eléréséhez az öntőegységnek pontosan tudnia kell, hogy hol biztonságos a következő öntőformát önteni, és szükség esetén módosítania kell a töltőegység pozícióját. Nem olyan nehéz hatékony automatikus töltést elérni ugyanazon forma stabil gyártási folyamatában. Minden alkalommal, amikor egy új öntőformát készítenek, a formaoszlop ugyanazt a távolságot (formavastagság) teszi meg. Így a töltőegység ugyanabban a pozícióban maradhat, készen arra, hogy a gyártósor leállítása után feltöltse a következő üres formát. A homok összenyomhatóságának változásai által okozott formavastagság-változások kompenzálásához csak kisebb módosításokra van szükség az öntési pozícióban. Ezen finombeállítások szükségességét a közelmúltban tovább csökkentették az új formázósor-funkcióknak köszönhetően, amelyek lehetővé teszik, hogy az öntési pozíciók állandóbbak maradjanak az állandó gyártás során. Minden öntés befejezése után a formázósor ismét egy löketet mozdul, a következő üres formát a helyére helyezve a következő öntés megkezdéséhez. Mindeközben a töltőberendezés újratölthető. A modell váltásakor a forma vastagsága is megváltozhat, ami összetett automatizálást igényel. A vízszintes homokozó eljárással ellentétben, ahol a homokozó magassága rögzített, a függőleges DISAMATIC® eljárás a forma vastagságát pontosan az egyes modellekhez szükséges vastagságra tudja beállítani, hogy állandó homok-vas arányt tartson fenn, és figyelembe vegye a modell magasságát. Ez jelentős előny az optimális öntési minőség és erőforrás-kihasználás biztosításában, de a változó formavastagságok megnehezítik az automatikus öntésvezérlést. Modellváltás után a DISAMATIC® gép megkezdi a következő, azonos vastagságú forma gyártását, de a gyártósoron lévő töltőgép továbbra is feltölti az előző modell formáit, amelyeknek eltérő lehet a formavastagsága. Ennek kiküszöbölésére a formázósornak és a töltőüzemnek zökkenőmentesen, szinkronizált rendszerként kell működnie, az egyik vastagságú formákat előállítva, a másikat pedig biztonságosan öntve. Zökkenőmentes öntés a mintaváltás után. A mintaváltás után a formázógépek között megmaradó forma vastagsága változatlan marad. Az előző modellből készült öntőegység változatlan marad, de mivel a formázógépből kijövő új forma vastagabb vagy vékonyabb lehet, a teljes sor ciklusonként különböző távolságokat haladhat előre – az új forma vastagságáig. Ez azt jelenti, hogy a formázógép minden löketével a zökkenőmentes öntőrendszernek módosítania kell az öntési pozíciót a következő öntés előkészítéseként. Az előző formaadag kiöntése után a forma vastagsága ismét állandóvá válik, és a stabil termelés folytatódik. Például, ha az új forma 150 mm vastag a korábban öntött 200 mm vastag forma helyett, akkor az öntőberendezésnek minden egyes lökettel 50 mm-t hátra kell mozdulnia a formázógép felé, hogy a megfelelő öntési pozícióba kerüljön. Ahhoz, hogy egy öntőüzem felkészülhessen az öntésre, amikor a formaoszlop mozgása leáll, a töltőberendezés vezérlőjének pontosan tudnia kell, hogy milyen formába fog önteni, és mikor és hol fog megérkezni az öntési területre. Egy új modell használatával, amely vastag formákat állít elő, miközben vékony formákat önt, a rendszernek képesnek kell lennie két forma öntésére egy ciklusban. Például egy 400 mm átmérőjű forma készítésekor és egy 200 mm átmérőjű forma öntésekor a öntőberendezésnek minden egyes elkészített forma esetében 200 mm távolságra kell lennie a formázógéptől. Valamikor a 400 mm-es löket két töltetlen 200 mm átmérőjű formát kitol a lehetséges öntési területről. Ebben az esetben a formázógépnek meg kell várnia, amíg a töltőberendezés befejezi a két 200 mm-es forma öntését, mielőtt továbblépne a következő löketre. Vagy vékony formák készítésekor a kiöntőnek képesnek kell lennie arra, hogy teljesen kihagyja az öntést a ciklusban, miközben továbbra is önti a vastag formákat. Például egy 200 mm átmérőjű forma készítésekor és egy 400 mm átmérőjű forma öntésekor egy új 400 mm átmérőjű forma elhelyezése az öntőtérben azt jelenti, hogy két 200 mm átmérőjű formát kell készíteni. A fent leírtak szerint egy integrált formázó és öntőrendszer problémamentes automatizált öntését biztosító nyomon követése, számításai és adatcseréje a múltban számos berendezésbeszállító számára kihívást jelentett. De a modern gépeknek, digitális rendszereknek és a legjobb gyakorlatoknak köszönhetően a zökkenőmentes öntés minimális beállítással gyorsan megvalósítható (és megvalósítható is). A fő követelmény a folyamat valamilyen formájú „elszámolása”, amely valós időben nyújt információt az egyes formák helyéről. A DISA Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) rendszere ezt a célt úgy éri el, hogy rögzíti az egyes elkészített formákat, és nyomon követi azok mozgását a gyártósoron. Folyamatidőzítőként időbélyeggel ellátott adatfolyamok sorozatát generálja, amelyek másodpercenként kiszámítják az egyes formák és fúvókáik helyzetét a gyártósoron. Szükség esetén valós időben cserél adatokat a töltőüzem vezérlőrendszerével és más rendszerekkel a pontos szinkronizáció elérése érdekében. A DISA rendszer minden egyes öntőformához fontos adatokat nyer ki a CIM adatbázisból, például a forma vastagságát, valamint azt, hogy önthető/nem önthető-e, és elküldi azokat a töltőüzem vezérlőrendszerének. Ezen pontos adatok (amelyek a forma extrudálása után keletkeznek) felhasználásával a kiöntő a forma megérkezése előtt a megfelelő pozícióba mozgathatja az öntőszerelvényt, majd elkezdheti a dugórúd nyitását, miközben a forma még mozog. A forma időben érkezik meg ahhoz, hogy átvegye a vasat az öntőüzemből. Ez az ideális időzítés kulcsfontosságú, azaz az olvadék pontosan eléri a öntőcsészét. Az öntési idő gyakori termelékenységi szűk keresztmetszet, és az öntés kezdetének tökéletes időzítésével a ciklusidők több tizedmásodperccel csökkenthetők. A DISA formázórendszer a formázógépből származó releváns adatokat is továbbít, például az aktuális formaméretet és a befecskendezési nyomást, valamint a szélesebb körű folyamatadatokat, például a homok összenyomhatóságát, a Monitizer®|CIM-nek. A Monitizer®|CIM viszont a töltőüzemből fogadja és tárolja az egyes formák minőségkritikus paramétereit, például az öntési hőmérsékletet, az öntési időt, valamint az öntési és beoltási folyamatok sikerességét. Ez lehetővé teszi az egyes formák rosszként való megjelölését és szétválasztását a rázórendszerben való keverés előtt. A fröccsöntőgépek, fröccsöntő sorok és öntés automatizálása mellett a Monitizer®|CIM egy Ipar 4.0-kompatibilis keretrendszert biztosít az adatgyűjtéshez, tároláshoz, jelentéskészítéshez és elemzéshez. Az öntöde vezetősége részletes jelentéseket tekinthet meg, és részletesen elemezheti az adatokat a minőségi problémák nyomon követése és a lehetséges fejlesztések elősegítése érdekében. Az Ortrander zökkenőmentes öntési élménye Az Ortrander Eisenhütte egy családi tulajdonban lévő németországi öntöde, amely közepes volumenű, kiváló minőségű vasöntvények gyártására specializálódott autóipari alkatrészekhez, nagy teherbírású fatüzelésű kályhákhoz és infrastruktúrához, valamint általános gépalkatrészekhez. Az öntöde szürkeöntvényt, gömbgrafitos öntöttvasat és tömörített grafitos öntöttvasat gyárt, és évente körülbelül 27 000 tonna kiváló minőségű öntvényt gyárt, heti öt napot két műszakban dolgozva. Az Ortrander négy 6 tonnás indukciós olvasztókemencét és három DISA formázósort üzemeltet, amelyek naponta körülbelül 100 tonna öntvényt állítanak elő. Ez magában foglalja a rövid, egyórás gyártási ciklusokat, amelyek néha rövidebbek a fontos ügyfelek számára, így a sablont gyakran kell cserélni. A minőség és a hatékonyság optimalizálása érdekében Bernd H. Williams-Book vezérigazgató jelentős erőforrásokat fektetett be az automatizálás és az analitika bevezetésébe. Az első lépés a vasolvasztás és -adagolás folyamatának automatizálása volt, három meglévő öntőkemencét korszerűsítve a legújabb pourTECH rendszerrel, amely 3D lézertechnológiát, inkubációt és hőmérséklet-szabályozást is magában foglal. A kemencék, formázó- és öntősorok most digitálisan vezéreltek és szinkronizáltak, szinte teljesen automatikusan működnek. Amikor a formázógép modellt vált, a pourTECH öntésvezérlő lekérdezi a DISA Monitizer®|CIM rendszert az új forma méreteiről. A DISA adatok alapján az öntésvezérlő kiszámítja, hogy hová kell helyezni az öntési csomópontot minden öntéshez. Pontosan tudja, hogy mikor érkezik az első új forma a töltőüzembe, és automatikusan átvált az új öntési sorrendre. Ha a készülék bármikor eléri a löket végét, a DISAMATIC® gép leáll, és a készülék automatikusan visszatér. Amikor az első új öntőformát eltávolítják a gépből, a kezelő értesítést kap, hogy vizuálisan ellenőrizhesse, hogy a megfelelő helyzetben van-e. A zökkenőmentes öntés előnyei A hagyományos kézi öntési eljárások vagy a kevésbé összetett automatizált rendszerek a modellváltások során gyártási időveszteséget okozhatnak, ami még a fröccsöntőgép gyors formacseréje esetén is elkerülhetetlen. A kiöntő és az öntőformák manuális visszaállítása lassabb, több kezelőt igényel, és hajlamos a hibákra, például a becsípődésre. Az Ortrander azt tapasztalta, hogy kézi palackozáskor alkalmazottai idővel elfáradtak, elvesztették a koncentrációjukat, és hibákat követtek el, például lustálkodtak. A fröccsöntés és az öntés zökkenőmentes integrációja gyorsabb, következetesebb és jobb minőségű folyamatokat tesz lehetővé, miközben csökkenti a hulladékot és az állásidőt. Az Ortranderrel az automatikus töltés kiküszöböli azt a három percet, amely korábban a töltőegység helyzetének beállításához szükséges volt a modellváltások során. A teljes átalakítási folyamat korábban 4,5 percig tartott, mondta Mr. Williams-Book. Ma már kevesebb, mint két perc. Azzal, hogy műszakonként 8 és 12 modell között cserélnek, az Ortrander alkalmazottai most műszakonként körülbelül 30 percet töltenek ezzel, ami fele annyi, mint korábban. A minőséget a nagyobb következetesség és a folyamatok folyamatos optimalizálásának képessége javítja. Az Ortrander körülbelül 20%-kal csökkentette a hulladékot a varratmentes öntés bevezetésével. A modellváltáskor jelentkező állásidő csökkentése mellett a teljes formázó- és öntősor a korábbi három helyett mindössze két embert igényel. Egyes műszakokban három ember két komplett gyártósort is képes üzemeltetni. Ezek a dolgozók szinte kizárólag a felügyeletet végzik: a következő modell kiválasztásán, a homokkeverékek kezelésén és az olvadék szállításán kívül kevés manuális feladatuk van. További előny, hogy kevesebb tapasztalt alkalmazottra van szükség, akiket nehéz megtalálni. Bár az automatizálás némi kezelői képzést igényel, biztosítja az emberek számára a jó döntések meghozatalához szükséges kritikus folyamatinformációkat. A jövőben a gépek hozhatják meg az összes döntést. Adathasznok a varratmentes öntésből Amikor egy folyamatot próbálnak javítani, az öntödék gyakran azt mondják: „Ugyanazt csináljuk ugyanúgy, de más eredményekkel.” Tehát 10 másodpercig ugyanazon a hőmérsékleten és szinten öntenek, de egyes öntvények jók, mások rosszak. Automatizált érzékelők hozzáadásával, az egyes folyamatparaméterekre vonatkozó időbélyegzett adatok gyűjtésével és az eredmények monitorozásával egy integrált varratmentes öntési rendszer összekapcsolódó folyamatadatok láncolatát hozza létre, megkönnyítve a kiváltó okok azonosítását, amikor a minőség romlani kezd. Például, ha váratlan zárványok jelennek meg egy féktárcsa-tételben, a vezetők gyorsan ellenőrizhetik, hogy a paraméterek az elfogadható határokon belül vannak-e. Mivel a fröccsöntőgép, az öntőüzem és más funkciók, például a kemencék és a homokkeverők vezérlői összehangoltan működnek, az általuk generált adatok elemezhetők a folyamat során fennálló kapcsolatok azonosítása érdekében, a homok tulajdonságaitól az öntvény végső felületi minőségéig. Egy lehetséges példa erre, hogy az öntési szint és a hőmérséklet hogyan befolyásolja az öntési forma feltöltését az egyes modellek esetében. Az így létrejövő adatbázis megalapozza az automatizált elemzési technikák, például a gépi tanulás és a mesterséges intelligencia (MI) jövőbeli alkalmazását a folyamatok optimalizálása érdekében. Az Ortrander valós időben gyűjti a folyamatadatokat gépi interfészek, érzékelők mérései és tesztminták segítségével. Minden egyes öntvény esetében körülbelül ezer paramétert gyűjtenek össze. Korábban csak az egyes öntésekhez szükséges időt rögzítette, de most pontosan tudja, hogy mennyi a kiöntőfúvóka szintje másodpercenként, így a tapasztalt személyzet megvizsgálhatja, hogy ez a paraméter hogyan befolyásolja más mutatókat, valamint az öntvény végső minőségét. A folyadékot kiürítik a kiöntőfúvókából a forma feltöltése közben, vagy a kiöntőfúvóka szinte állandó szintre van feltöltve a töltés során? Az Ortrander évente három-öt millió öntőformát gyárt, és hatalmas mennyiségű adatot gyűjtött össze. Az Ortrander minden egyes öntésről több képet is tárol a pourTECH adatbázisában minőségi problémák esetén. Jövőbeli cél ezen képek automatikus értékelésének módja. Következtetés. Az egyidejű automatizált formázás és öntés gyorsabb folyamatokat, állandóbb minőséget és kevesebb hulladékot eredményez. A sima öntéssel és az automatikus mintaváltással a gyártósor hatékonyan, autonóm módon működik, minimális kézi erőfeszítést igényelve. Mivel a kezelő felügyelő szerepet tölt be, kevesebb személyzetre van szükség. A varratmentes öntést ma már a világ számos pontján alkalmazzák, és minden modern öntödében alkalmazható. Minden öntödének egy kissé eltérő, az igényeihez igazított megoldásra lesz szüksége, de a megvalósításához szükséges technológia jól bevált, jelenleg a DISA-tól és partnerétől, a pour-tech AB-től érhető el, és nem igényel sok munkát. Egyedi munkák is elvégezhetők. A mesterséges intelligencia és az intelligens automatizálás fokozott használata az öntödékben még a tesztelési fázisban van, de ahogy az öntödék és az OEM-ek a következő két-három évben több adatot és további tapasztalatot gyűjtenek, az automatizálásra való áttérés jelentősen felgyorsul. Ez a megoldás jelenleg opcionális, azonban mivel az adatintelligencia a legjobb módja a folyamatok optimalizálásának és a jövedelmezőség javításának, a nagyobb fokú automatizálás és adatgyűjtés inkább standard gyakorlattá válik, mint kísérleti projektté. A múltban egy öntöde legnagyobb előnye a modellje és az alkalmazottai tapasztalata volt. Most, hogy a zökkenőmentes öntést nagyobb fokú automatizálással és Ipar 4.0 rendszerekkel kombinálják, az adatok gyorsan az öntödék sikerének harmadik pillérévé válnak.
—Őszintén köszönjük a pour-tech és az Ortrander Eisenhütte cégeknek a cikk elkészítése során tett észrevételeiket.
Igen, szeretném megkapni a Foundry-Planet kéthetente megjelenő hírlevelét, amely a legfrissebb híreket, teszteket és jelentéseket tartalmazza a termékekről és anyagokról. Valamint különleges hírleveleket – mindezt bármikor ingyenesen lemondhatom.
Közzététel ideje: 2023. október 5.