Valukojad võtavad üha enam kasutusele andmepõhist protsesside automatiseerimist, et saavutada pikaajalisi eesmärke – kõrgem kvaliteet, väiksem jäätmekogus, maksimaalne tööaeg ja minimaalsed kulud. Valamis- ja vormimisprotsesside täielikult integreeritud digitaalne sünkroniseerimine (sujuv valamine) on eriti väärtuslik valukodadele, mis seisavad silmitsi just-in-time tootmise, lühemate tsükliaegade ja sagedasemate mudelivahetuste väljakutsetega. Automatiseeritud vormimis- ja valamissüsteemidega, mis sujuvalt omavahel ühendatakse, muutub valamisprotsess kiiremaks ja kvaliteetsemaid osi toodetakse järjepidevamalt. Automatiseeritud valamisprotsess hõlmab valamistemperatuuri jälgimist, samuti inokuleerimismaterjali söötmist ja iga vormi kontrollimist. See parandab iga valamise kvaliteeti ja vähendab praagi määra. See ulatuslik automatiseerimine vähendab ka vajadust aastatepikkuse erialase kogemusega operaatorite järele. Toimingud muutuvad ka ohutumaks, kuna üldiselt on kaasatud vähem töötajaid. See visioon ei ole tulevikuvisioon; see toimub juba praegu. Sellised tööriistad nagu valukoja automatiseerimine ja robootika, andmete kogumine ja analüüs on aastakümnete jooksul arenenud, kuid edusammud on viimasel ajal kiirenenud tänu taskukohase suure jõudlusega andmetöötluse ning täiustatud Industry 4.0 võrgustatud andurite ja ühilduvate juhtimissüsteemide arendamisele. Lahendused ja partnerid võimaldavad nüüd valukodadel luua tugeva ja intelligentse infrastruktuuri ambitsioonikamate projektide toetamiseks, koondades mitu varem sõltumatut alamprotsessi oma jõupingutuste koordineerimiseks. Nende automatiseeritud ja integreeritud süsteemide kogutud protsessiandmete salvestamine ja analüüsimine avab ukse ka andmepõhise pideva täiustamise positiivsele tsüklile. Valukojad saavad koguda ja analüüsida protsessiparameetreid, uurides ajaloolisi andmeid, et leida seoseid nende ja protsessi tulemuste vahel. Seejärel pakub automatiseeritud protsess läbipaistvat keskkonda, kus analüüsi käigus tuvastatud parandusi saab põhjalikult ja kiiresti testida, valideerida ja võimaluse korral rakendada.
Sujuva vormimise väljakutsed Tänu trendile just-in-time tootmise poole peavad DISAMATIC® vormimisliine kasutavad kliendid väikeste partiide vahel sageli mudeleid vahetama. Kasutades selliseid seadmeid nagu DISA automaatne pulbrivahetaja (APC) või kiirpulbrivahetaja (QPC), saab malle vahetada vaid ühe minutiga. Kiirete mustrimuutuste korral kipub protsessi pudelikael nihkuma valamise poole – aeg, mis kulub valamiskambri käsitsi liigutamiseks pärast mustrimuutust. Sujuv valamine on parim viis selle valamisprotsessi etapi täiustamiseks. Kuigi valamine on sageli juba osaliselt automatiseeritud, nõuab täielik automatiseerimine vormimisliini ja täiteseadme juhtimissüsteemide sujuvat integreerimist, et need töötaksid kõigis võimalikes tööolukordades täiesti sünkroonselt. Selle usaldusväärseks saavutamiseks peab valamisüksus täpselt teadma, kuhu on ohutu järgmist vormi valada, ja vajadusel täiteüksuse asendit reguleerima. Tõhusa automaatse täitmise saavutamine sama vormi stabiilses tootmisprotsessis ei ole nii keeruline. Iga kord, kui valmistatakse uus vorm, liigub vormisammas sama vahemaa (vormi paksus). Sel viisil saab täiteüksus jääda samasse asendisse, valmis täitma järgmist tühja vormi pärast tootmisliini peatamist. Liiva kokkusurutavuse muutustest tingitud vormi paksuse muutuste kompenseerimiseks on vaja valamisasendis teha vaid väikeseid kohandusi. Nende peenhäälestuste vajadust on hiljuti veelgi vähendatud tänu uutele vormimisliini funktsioonidele, mis võimaldavad valamisasenditel ühtlasemalt püsida ühtlase tootmise ajal. Pärast iga valamise lõpetamist liigub vormimisliin veel ühe käigu võrra edasi, asetades järgmise tühja vormi paika järgmise valamise alustamiseks. Samal ajal saab täiteseadet uuesti täita. Mudeli muutmisel võib vormi paksus muutuda, mis nõuab keerukat automatiseerimist. Erinevalt horisontaalsest liivakasti protsessist, kus liivakasti kõrgus on fikseeritud, saab vertikaalse DISAMATIC® protsessi abil vormi paksust reguleerida täpselt iga mudelikomplekti jaoks vajalikule paksusele, et säilitada püsiv liiva ja raua suhe ning arvestada mudeli kõrgusega. See on oluline eelis optimaalse valamiskvaliteedi ja ressursside kasutamise tagamisel, kuid erinevad vormi paksused muudavad automaatse valamise juhtimise keerulisemaks. Pärast mudelivahetust hakkab DISAMATIC® masin tootma järgmist sama paksusega vormide partiid, kuid liinil olev täitemasin täidab endiselt eelmise mudeli vorme, millel võib olla erinev vormi paksus. Selle vastu võitlemiseks peavad vormimisliin ja täiteseade töötama sujuvalt ühe sünkroniseeritud süsteemina, tootes ühe paksusega vorme ja valades ohutult teise. Sujuv valamine pärast mustrivahetust. Pärast mustrivahetust jääb vormimismasinate vahel allesjäänud vormi paksus samaks. Eelmisest mudelist valmistatud valamisüksus jääb samaks, kuid kuna vormimismasinast väljuv uus vorm võib olla paksem või õhem, saab kogu jada igas tsüklis edasi liikuda erinevatel vahemaadel – uue vormi paksuseni. See tähendab, et iga vormimismasina käiguga peab sujuv valamissüsteem järgmise valamise ettevalmistamiseks valamisasendit kohandama. Pärast eelmise vormipartii valamist muutub vormi paksus taas konstantseks ja stabiilne tootmine jätkub. Näiteks kui uus vorm on 150 mm paksune, mitte varem valatud 200 mm paksune vorm, peab valamisseade iga vormimismasina käiguga liikuma 50 mm tagasi vormimismasina poole, et olla õiges valamisasendis. Selleks, et valamisseade saaks valamiseks valmistuda, kui vormikolonn seiskub, peab täiteseadme kontroller täpselt teadma, millisesse vormi see valatakse ning millal ja kuhu see valamisalale jõuab. Kasutades uut mudelit, mis toodab õhukeste vormide valamisel pakse vorme, peaks süsteem suutma ühe tsükliga valada kaks vormi. Näiteks 400 mm läbimõõduga vormi valmistamisel ja 200 mm läbimõõduga vormi valamisel peab valamisseade olema iga valmistatud vormi jaoks vormimismasinast 200 mm kaugusel. Mingil hetkel lükkab 400 mm käik kaks täitmata 200 mm läbimõõduga vormi võimalikust valamisalalt välja. Sellisel juhul peab vormimismasin enne järgmise käigu juurde liikumist ootama, kuni täiteseade on kahe 200 mm vormi valamise lõpetanud. Või õhukeste vormide valmistamisel peab valamine tsüklis valamise täielikult vahele jätma, valades samal ajal pakse vorme. Näiteks 200 mm läbimõõduga vormi valmistamisel ja 400 mm läbimõõduga vormi valamisel tähendab uue 400 mm läbimõõduga vormi paigutamine valamisalale, et tuleb valmistada kaks 200 mm läbimõõduga vormi. Integreeritud vormimis- ja valamissüsteemi jaoks vajalik jälgimine, arvutused ja andmevahetus, et tagada probleemideta automatiseeritud valamine, nagu eespool kirjeldatud, on varem paljudele seadmete tarnijatele väljakutseid pakkunud. Kuid tänu tänapäevastele masinatele, digitaalsüsteemidele ja parimatele tavadele saab sujuva valamise kiiresti saavutada (ja on saavutatud) minimaalse seadistusega. Peamine nõue on mingisugune protsessi "arvestus", mis annab teavet iga vormi asukoha kohta reaalajas. DISA Monitizer®|CIM (arvutiga integreeritud moodul) süsteem saavutab selle eesmärgi, salvestades iga valmistatud vormi ja jälgides selle liikumist tootmisliinil. Protsessi taimerina genereerib see ajatempliga andmevoogude seeria, mis arvutab iga vormi ja selle düüsi asukoha tootmisliinil iga sekund. Vajadusel vahetab see reaalajas andmeid täitevabriku juhtimissüsteemi ja teiste süsteemidega, et saavutada täpne sünkroniseerimine. DISA süsteem ammutab CIM-i andmebaasist iga vormi kohta olulised andmed, näiteks vormi paksuse ja valamiskõlblikkuse/valamiskõlbmatuse, ning saadab need täitevabriku juhtimissüsteemi. Kasutades neid täpseid andmeid (mis genereeritakse pärast vormi ekstrusiooni), saab valamismasin enne vormi saabumist õigesse asendisse viia ja seejärel alustada korkvarda avamist, kui vorm veel liigub. Vorm saabub õigeaegselt, et raud valamisvabrikust vastu võtta. See ideaalne ajastus on ülioluline, st sula jõuab valamisnõusse täpselt. Valamisaeg on levinud tootlikkuse kitsaskoht ja valamise alguse täpse ajastamisega saab tsükliaegu lühendada mitme kümnendiku sekundi võrra. DISA vormimissüsteem edastab Monitizer®|CIM-i ka vormimismasinast olulised andmed, näiteks vormi praegune suurus ja sissepritserõhk, samuti laiemad protsessiandmed, näiteks liiva kokkusurutavus. Monitizer®|CIM omakorda saab ja salvestab täitmisseadmest iga vormi kohta kvaliteedikriitilisi parameetreid, näiteks valamistemperatuuri, valamisaega ning valamis- ja inokuleerimisprotsesside edukust. See võimaldab üksikuid vorme enne loksutussüsteemis segamist halvaks märkida ja eraldada. Lisaks vormimismasinate, vormimisliinide ja valamise automatiseerimisele pakub Monitizer®|CIM Tööstus 4.0-ga ühilduvat raamistikku andmete hankimiseks, salvestamiseks, aruandluseks ja analüüsimiseks. Valukoja juhtkond saab vaadata üksikasjalikke aruandeid ja süveneda andmetesse, et jälgida kvaliteediprobleeme ja juhtida võimalikke parandusi. Ortranderi sujuv valamiskogemus Ortrander Eisenhütte on Saksamaal asuv pereettevõte, mis on spetsialiseerunud keskmise mahuga, kvaliteetsete malmvalude tootmisele autokomponentide, raskete puupliitide ja infrastruktuuri ning üldiste masinaosade jaoks. Valukoda toodab hallmalmi, kõrgtugevat malmi ja tihendatud grafiitmalmi ning toodab aastas ligikaudu 27 000 tonni kvaliteetseid valandeid, töötades kahes vahetuses viis päeva nädalas. Ortranderil on neli 6-tonnist induktsioonsulatusahju ja kolm DISA vormimisliini, mis toodavad päevas umbes 100 tonni valandeid. See hõlmab lühikesi, ühetunniseid tootmistsükleid, mis oluliste klientide puhul võivad olla lühemad, mistõttu tuleb malli sageli vahetada. Kvaliteedi ja efektiivsuse optimeerimiseks on tegevjuht Bernd H. Williams-Book investeerinud märkimisväärseid ressursse automatiseerimise ja analüütika juurutamisse. Esimene samm oli raua sulatamise ja doseerimise protsessi automatiseerimine, uuendades kolme olemasolevat valuahju uusima pourTECH-süsteemi abil, mis hõlmab 3D-lasertehnoloogiat, inkubatsiooni ja temperatuuri reguleerimist. Ahjud, vormimis- ja valamisliinid on nüüd digitaalselt juhitavad ja sünkroniseeritud, töötades peaaegu täielikult automaatselt. Kui vormimismasina mudel muutub, pärib pourTECH-i valamiskontroller DISA Monitizer®|CIM-süsteemilt uusi vormi mõõtmeid. DISA andmete põhjal arvutab valamiskontroller iga valamise jaoks valamissõlme asukoha. See teab täpselt, millal esimene uus vorm täitetehasesse saabub, ja lülitub automaatselt uuele valamisjärjekorrale. Kui šabloon jõuab oma käigu lõppu, peatub DISAMATIC®-i masin ja šabloon naaseb automaatselt. Kui esimene uus vorm masinast eemaldatakse, teavitatakse operaatorit, et ta saaks visuaalselt kontrollida, kas see on õiges asendis. Sujuva valamise eelised Traditsioonilised käsitsi valamise protsessid või vähem keerukad automatiseeritud süsteemid võivad mudelivahetuse ajal kaasa tuua tootmisaja kaotuse, mis on vältimatu isegi kiirete vormivahetuste korral vormimismasinas. Valamis- ja valamisvormide käsitsi lähtestamine on aeglasem, nõuab rohkem operaatoreid ja on altid vigadele, näiteks laienemisele. Ortrander leidis, et käsitsi villimisel väsisid tema töötajad lõpuks ära, kaotasid keskendumisvõime ja tegid vigu, näiteks lohakaks muutumist. Vormimise ja valamise sujuv integreerimine võimaldab kiiremaid, järjepidevamaid ja kvaliteetsemaid protsesse, vähendades samal ajal jäätmeid ja seisakuid. Ortranderiga kaotab automaatne täitmine ära kolm minutit, mis varem kulus täitmisseadme asendi reguleerimiseks mudelivahetuse ajal. Kogu teisendusprotsess võttis varem aega 4,5 minutit, ütles hr Williams-Book. Tänapäeval on see alla kahe minuti. Vahetades 8–12 mudelit vahetuse kohta, kulutavad Ortranderi töötajad nüüd umbes 30 minutit vahetuse kohta, mis on poole vähem kui varem. Kvaliteeti parandatakse suurema järjepidevuse ja protsesside pideva optimeerimise võimaluse kaudu. Ortrander vähendas sujuva valamise abil jäätmeid ligikaudu 20%. Lisaks mudelite vahetamisel tekkivate seisakute vähendamisele vajab kogu vormimis- ja valamisliin vaid kahte inimest varasema kolme asemel. Mõnes vahetuses saavad kolm inimest opereerida kahte täielikku tootmisliini. Jälgimine on peaaegu kõik, mida need töötajad teevad: peale järgmise mudeli valimise, liivasegude haldamise ja sulami transportimise on neil vähe käsitsi tehtavaid ülesandeid. Teine eelis on vähenenud vajadus kogenud töötajate järele, keda on raske leida. Kuigi automatiseerimine nõuab teatavat operaatorikoolitust, annab see inimestele olulist protsessiinfot, mida nad vajavad heade otsuste tegemiseks. Tulevikus võivad masinad teha kõik otsused. Andmete dividendid sujuvast valamisest Protsessi täiustamisel ütlevad valukojad sageli: "Me teeme sama asja samamoodi, aga erinevate tulemustega." Seega valavad nad samal temperatuuril ja tasemel 10 sekundit, kuid mõned valandid on head ja mõned halvad. Automatiseeritud andurite lisamise, iga protsessiparameetri kohta ajatempliga andmete kogumise ja tulemuste jälgimise abil loob integreeritud sujuva valamise süsteem seotud protsessiandmete ahela, mis lihtsustab algpõhjuste tuvastamist, kui kvaliteet hakkab halvenema. Näiteks kui piduriketaste partiis ilmnevad ootamatud lisandid, saavad juhid kiiresti kontrollida, kas parameetrid on vastuvõetavates piirides. Kuna vormimismasina, valamisseadme ja muude funktsioonide, näiteks ahjude ja liivasegistite kontrollerid töötavad kooskõlastatult, saab nende genereeritud andmeid analüüsida, et tuvastada seoseid kogu protsessi vältel, alates liiva omadustest kuni valu lõpliku pinnakvaliteedini. Üks võimalik näide on see, kuidas valamisaste ja temperatuur mõjutavad iga üksiku mudeli vormi täitmist. Saadud andmebaas loob aluse ka automatiseeritud analüüsitehnikate, näiteks masinõppe ja tehisintellekti (AI) tulevaseks kasutamiseks protsesside optimeerimiseks. Ortrander kogub protsessiandmeid reaalajas masinliideste, andurite mõõtmiste ja katseproovide kaudu. Iga vormivalu kohta kogutakse umbes tuhat parameetrit. Varem registreeris see ainult iga valamise jaoks kuluvat aega, kuid nüüd teab see täpselt, milline on valamisotsiku tase iga sekund, mis võimaldab kogenud personalil uurida, kuidas see parameeter mõjutab teisi näitajaid ja valu lõplikku kvaliteeti. Kas vedelik tühjendatakse valamisotsikust vormi täitmise ajal või täidetakse valamisotsik täitmise ajal peaaegu konstantse tasemeni? Ortrander toodab aastas kolm kuni viis miljonit vormi ja on kogunud tohutul hulgal andmeid. Ortrander salvestab ka iga valamise kohta mitu pilti pourTECHi andmebaasi, et vältida kvaliteediprobleeme. Tulevikueesmärk on leida viis nende piltide automaatseks hindamiseks. Kokkuvõte. Samaaegne automatiseeritud vormimine ja valamine tagavad kiiremad protsessid, ühtlasema kvaliteedi ja vähem jäätmeid. Sujuva valamise ja automaatse mustri muutmisega töötab tootmisliin tõhusalt autonoomselt, nõudes minimaalset käsitsi pingutust. Kuna operaatoril on järelevalve roll, on vaja vähem personali. Sujuvat valamist kasutatakse nüüd paljudes kohtades üle maailma ja seda saab rakendada kõigis tänapäevastes valukodades. Iga valukoda vajab veidi erinevat lahendust, mis on kohandatud selle vajadustele, kuid selle rakendamiseks vajalik tehnoloogia on hästi tõestatud, praegu saadaval DISA-lt ja selle partnerilt pour-tech AB-lt ning see ei nõua palju tööd. Saab teha ka eritellimusel töid. Tehisintellekti ja intelligentse automatiseerimise suurem kasutamine valukodades on alles testimisfaasis, kuid kuna valukojad ja originaalseadmete tootjad koguvad järgmise kahe kuni kolme aasta jooksul rohkem andmeid ja lisakogemusi, kiireneb üleminek automatiseerimisele märkimisväärselt. See lahendus on praegu valikuline, kuid kuna andmete intelligentsus on parim viis protsesside optimeerimiseks ja kasumlikkuse parandamiseks, on suurem automatiseerimine ja andmete kogumine muutumas pigem standardpraktikaks kui eksperimentaalseks projektiks. Varem olid valukoja suurimad eelised selle mudel ja töötajate kogemused. Nüüd, kus sujuv valamine on ühendatud suurema automatiseerimise ja Tööstus 4.0 süsteemidega, on andmetest kiiresti saamas valukoja edu kolmas sammas.
— Täname südamest ettevõtteid pour-tech ja Ortrander Eisenhütte nende kommentaaride eest selle artikli ettevalmistamise ajal.
Jah, ma sooviksin saada Foundry-Planeti kahe nädala tagant ilmuvat uudiskirja, mis sisaldab kõiki värskeimaid uudiseid, teste ja aruandeid toodete ja materjalide kohta. Lisaks soovin saada erilisi uudiskirju – kõik need saab igal ajal tasuta tühistada.
Postituse aeg: 05.10.2023