Foundriesは、データ駆動型のプロセス自動化をますます採用して、高品質、廃棄物の減少、最大の稼働時間、最小コストという長期的な目標を達成しています。注入および成形プロセスの完全に統合されたデジタル同期（シームレスなキャスト）は、ジャストインタイムの生産、サイクル時間の短縮、モデルの変化の頻繁な課題に直面しているファウンドリにとって特に価値があります。シームレスにリンクする自動化された成形および鋳造システムにより、鋳造プロセスはより速くなり、高品質の部品がより一貫して生産されます。自動化された注入プロセスには、注入温度の監視、接種材料への供給と各金型のチェックが含まれます。これにより、各キャストの品質が向上し、スクラップレートが低下します。この包括的な自動化は、長年の専門的な経験を持つオペレーターの必要性を減らします。全体的に関与する労働者が少ないため、運用も安全になります。このビジョンは未来のビジョンではありません。これは今起こっています。 Foundry AutomationとRobotics、データ収集、分析などのツールは数十年にわたって進化してきましたが、手頃な価格の高性能コンピューティングとAdvanced Industry 4.0ネットワークセンサーと互換性のある制御システムの開発により、最近進歩が加速しています。ソリューションとパートナーは、ファウンドリーがより野心的なプロジェクトをサポートするための堅牢でインテリジェントなインフラストラクチャを作成できるようになり、以前に独立した複数のサブプロセスを集めて努力を調整します。これらの自動化された統合システムによって収集されたプロセスデータの保存と分析は、データ駆動型の継続的改善の好意的なサイクルへの扉を開きます。 Foundriesは、履歴データを調べてプロセスパラメーターを収集および分析して、それらとプロセス結果の間の相関関係を見つけることができます。自動化されたプロセスは、分析によって特定された改善を徹底的かつ迅速にテスト、検証し、可能な場合は実装できる透明環境を提供します。
シームレスな成形の課題ジャストインタイムの生産の傾向により、Disamatic®モールディングラインを使用する顧客は、多くの場合、小さなバッチ間でモデルを頻繁に変更する必要があります。 DISAからの自動パウダーチェンジャー（APC）やクイックパウダーチェンジャー（QPC）などの機器を使用すると、テンプレートはわずか1分で変更できます。高速パターンの変化が発生すると、プロセスのボトルネックは注ぎに向かってシフトする傾向があります。これは、パターンの変更後にタンディッシュを手動で移動するために必要な時間です。シームレスな鋳造は、この鋳造プロセスのこのステップを改善するための最良の方法です。鋳造は既に部分的に自動化されていることがよくありますが、完全な自動化には、成形ラインと充填装置の制御システムのシームレスな統合が必要であり、可能なすべての動作状況で完全に同期して動作するようにします。これを確実に達成するために、注ぎユニットは、次の型を注ぎ、必要に応じて充填ユニットの位置を調整することが安全な場所を正確に知る必要があります。同じ金型の安定した生産プロセスで効率的な自動充填を実現することはそれほど難しくありません。新しい金型が作られるたびに、金型柱は同じ距離（カビの厚さ）を移動します。このようにして、充填ユニットは同じ位置にとどまることができ、生産ラインが停止した後、次の空の型を埋める準備ができています。砂の圧縮率の変化によって引き起こされるカビの厚さの変化を補うには、注ぐ位置へのわずかな調整のみが必要です。これらの微調整の必要性は、一貫した生産中に注ぐ位置がより一貫性を保つことができる新しい成形ライン機能のおかげで、最近さらに削減されました。各注ぎが完了すると、成形ラインが再び1つのストロークを移動し、次の空の型を所定の位置に配置して次の注ぎを開始します。これが起こっている間、充填装置を補充することができます。モデルを変更すると、金型の厚さが変化する可能性があり、複雑な自動化が必要です。サンドボックスの高さが固定されている水平サンドボックスプロセスとは異なり、垂直Disamatic®プロセスは、モデルの各セットを鉄とモデルの高さを維持し、モデルの高さを説明するために必要な各モデルの正確な厚さにカビの厚さを調整できます。これは、最適な鋳造品質とリソースの利用を確保する上で大きな利点ですが、カビの厚さが変化すると、自動鋳造コントロールがより困難になります。モデルが変更された後、Disamatic®マシンは同じ厚さの次の型のバッチを生成し始めますが、ライン上の充填マシンは、以前のモデルの金型をまだ埋めます。これと戦うために、成形ラインと充填プラントは、1つの同期システムとしてシームレスに動作し、1つの厚さの型を生成し、安全に別の型を注ぐ必要があります。パターンの変更後のシームレスな注ぎ。パターンが変化した後、成形機間の残りの型の厚さは同じままです。以前のモデルから作られた注入ユニットは同じままですが、成形機から出てくる新しい金型が厚くなったり薄くなる可能性があるため、文字列全体が各サイクルの異なる距離で前進することができます - 新しいフォームの厚さまで。これは、成形機の各ストロークでは、シームレスなキャスティングシステムが次のキャストに備えてキャスティング位置を調整する必要があることを意味します。型の前のバッチが注がれた後、金型の厚さが再び一定になり、安定した生産が再開されます。たとえば、新しい金型が以前に注がれていた200mmの厚さの金型の代わりに厚さ150mmの場合、注ぐデバイスは、成形機の各ストロークを使用して成形機に向かって50mm後ろに移動して、正しい注ぎ位置にある必要があります。 。金型柱の動きが停止したときに注ぐプラントが注ぐ準備をするためには、充填プラントコントローラーが注いでいる型を、いつどこに注ぎのエリアに到着するかを正確に知る必要があります。薄い金型をキャストしながら厚いカビを生成する新しいモデルを使用すると、システムは1つのサイクルで2つの型をキャストできるはずです。たとえば、直径400mmの金型を作り、直径200mmの金型を注ぐとき、注ぐ装置は、製造された各金型の成形機から200mm離れている必要があります。ある時点で、400mmのストロークは、可能な注ぎ領域から2つの未充填200mmの金型を押し出します。この場合、成形機は、充填デバイスが次のストロークに移動する前に2つの200mm金型の注ぎが完了するまで待つ必要があります。または、薄い金型を作るとき、注ぐ人は、厚い型を注ぎながら、サイクルで完全に注ぎをスキップできる必要があります。たとえば、直径200mmの金型を作成し、直径400mmの金型を注ぐとき、注ぐエリアに直径400mmの新しい金型を配置すると、直径2つの金型を作る必要があります。上記のように、トラブルのない自動化された注入を提供するために統合された成形および注入システムに必要な追跡、計算、およびデータ交換は、過去に多くの機器サプライヤーに課題を提示しました。しかし、最新のマシン、デジタルシステム、ベストプラクティスのおかげで、最小限のセットアップで迅速に達成できます（そして迅速に達成できます（そして）。主な要件は、プロセスの「会計」の何らかの形で、各フォームの位置に関する情報をリアルタイムで提供することです。 DISAのMonitizer®| CIM（Computer Integrated Module）Systemは、作成された各金型を記録し、生産ラインを介した動きを追跡することにより、この目標を達成します。プロセスタイマーとして、各型の位置とそのノズルが生産ラインのノズルを毎秒計算する一連のタイムスタンプデータストリームを生成します。必要に応じて、充填プラント制御システムおよびその他のシステムとリアルタイムでデータを交換して、正確な同期を実現します。 DISAシステムは、金型の厚さなど、CIMデータベースから各金型の重要なデータを抽出し、注ぐことはできません。充填プラント制御システムに送信します。この正確なデータ（金型が押し出された後に生成された）を使用して、注ぐことは、金型が到着する前に、注ぎのアセンブリを正しい位置に移動し、金型がまだ動いている間にストッパーロッドを開き始めます。型は、注ぎの植物から鉄を受け取るために時間内に到着します。この理想的なタイミングは非常に重要です。つまり、溶融物は注ぎのカップに正確に到達します。注ぐ時間は一般的な生産性のボトルネックであり、注入の開始を完璧にタイミングすることで、サイクル時間を数秒減らすことができます。 DISA成形システムは、現在のカビのサイズや噴射圧力などの成形機から、砂圧縮率などのより広範なプロセスデータをMonitizer®| CIMに転送します。次に、Monitizer®| CIMは、充填プラントから各金型の品質批判的なパラメーターを受け取り、保存します。これにより、個々のフォームを悪いとマークし、揺れるシステムで混合する前に分離することができます。モニタイザー®| CIMは、成形機、モールディングライン、鋳造の自動化に加えて、取得、ストレージ、レポート、分析のための業界4.0準拠のフレームワークを提供します。 Foundry Managementは、詳細なレポートを表示し、データにドリルダウンして品質の問題を追跡し、潜在的な改善を促進できます。 OrtranderのシームレスなキャスティングエクスペリエンスOrtranderEisenhütteは、ドイツの家族経営の鋳造所で、自動車コンポーネント、頑丈なwoodストーブ、インフラストラクチャ、および一般的な機械部品向けの中容量の高品質の鉄鋳物の生産を専門としています。鋳造所は、灰色の鉄、延性鉄、圧縮されたグラファイト鉄を生産し、年間約27,000トンの高品質の鋳物を生産し、週5日2シフトを操作します。 Ortranderは、4つの6トン誘導溶融炉と3つのDisa成形ラインを操作し、1日あたり約100トンの鋳物を生産しています。これには、1時間の短い生産走行が含まれ、重要なクライアントの場合には少ない場合があるため、テンプレートを頻繁に変更する必要があります。品質と効率を最適化するために、CEOのBernd H. Williams-Bookは、自動化と分析の実装に多大なリソースを投資しました。最初のステップは、鉄の融解と投与プロセスを自動化し、3Dレーザー技術、インキュベーション、温度制御を含む最新のPourtechシステムを使用して3つの既存の鋳造炉をアップグレードすることでした。炉、成形、鋳造ラインは、デジタル制御および同期され、ほぼ完全に自動的に動作しています。モールディングマシンがモデルを変更すると、Pourtech Pour Controllerは、新しい金型寸法のDISAMonitizer®| CIMシステムを照会します。 DISAデータに基づいて、Pour Controllerは、各注ぎの注入ノードを配置する場所を計算します。最初の新しい金型が充填プラントにいつ到着するかを正確に知っており、新しい注入シーケンスに自動的に切り替えます。ジグがいつでもストロークの終わりに到達した場合、Disamatic®マシンは停止し、ジグが自動的に戻ります。最初の新しい金型がマシンから取り外されると、オペレーターは正しい位置にあることを視覚的に確認できるように警告されます。シームレスな鋳造従来のハンドキャスティングプロセスまたは複雑でない自動化システムの利点により、モデルの変更中に生産時間が失われる可能性があります。手動でリセットされた型と注ぎ金型は遅くなり、より多くの演算子が必要であり、フレアなどのエラーが発生しやすくなります。 Ortranderは、手で瓶詰めすると、彼の従業員は最終的に疲れ、集中力を失い、怠けたなどの間違いを犯したことがわかりました。成形と注入のシームレスな統合により、廃棄物とダウンタイムを短縮しながら、より速く、より一貫した高品質のプロセスを可能にします。 Ortranderを使用すると、モデルの変更中に充填ユニットの位置を調整するために必要な3分を自動充填することが排除されます。ウィリアムズブック氏によると、4.5分かかるために使用される変換プロセス全体が述べています。今日は2分もかかりません。シフトごとに8〜12モデルを変更することにより、Ortranderの従業員は、以前の半分のシフトあたり約30分を費やしています。品質は、より大きな一貫性とプロセスを継続的に最適化する能力によって向上します。 Ortranderは、シームレスなキャスティングを導入することにより、廃棄物を約20％減らしました。モデルの変更時にダウンタイムを短縮することに加えて、モデル全体と注ぐライン全体では、前の3人ではなく2人のみが必要です。いくつかのシフトで、3人が2つの完全な生産ラインを操作できます。監視は、これらの労働者のほぼすべてが行うことです。次のモデルの選択、砂の混合物の管理、溶融物の輸送を除いて、手動タスクはほとんどありません。もう1つの利点は、見つけるのが難しい経験豊富な従業員の必要性を減らすことです。自動化には一部のオペレータートレーニングが必要ですが、適切な決定を下すために必要な重要なプロセス情報を人々に提供します。将来、マシンはすべての決定を下す可能性があります。データは、プロセスを改善しようとするときにシームレスなキャストからの配当であり、「同じことを同じようにしますが、結果は異なります」とFoundriesはしばしば言います。したがって、彼らは同じ温度とレベルで10秒間キャストしますが、いくつかの鋳物は良好で、いくつかは悪いです。自動化されたセンサーを追加し、各プロセスパラメーターのタイムスタンプデータを収集し、結果を監視することにより、統合されたシームレスな鋳造システムが関連するプロセスデータのチェーンを作成し、品質が悪化し始めたときに根本原因を識別しやすくなります。たとえば、ブレーキディスクのバッチで予期しない包含が発生した場合、マネージャーはパラメーターが許容できる制限内であることをすばやく確認できます。成形機のコントローラー、鋳造プラント、および炉、砂ミキサーなどのその他の機能のコントローラーはコンサートで機能するため、生成するデータを分析して、砂の特性から鋳造の最終表面品質まで、プロセス全体の関係を特定できます。考えられる例の1つは、個々のモデルごとにレベルと温度がカビの充填にどのように影響するかです。結果のデータベースは、プロセスを最適化するために、機械学習や人工知能（AI）などの自動分析技術の将来の使用の基盤を築きます。 Ortranderは、マシンインターフェイス、センサー測定、テストサンプルを介してプロセスデータをリアルタイムで収集します。金型鋳物ごとに、約1000個のパラメーターが収集されます。以前は、各注ぎに必要な時間のみを記録していましたが、今では注ぎのノズルのレベルが毎秒正確にわかっているため、経験豊富な担当者がこのパラメーターが他のインジケータにどのように影響するかを調べることができます。型が満たされている間、液体は注いでいるノズルから排出されていますか、それとも詰めの際に注ぐノズルがほぼ一定のレベルに満たされていますか？ Ortranderは、年間3〜500万個の金型を生産し、膨大な量のデータを収集しました。 Ortranderは、品質の問題が発生した場合、Pourtechデータベースに各注入の複数の画像を保存します。これらの画像を自動的に評価する方法を見つけることは、将来の目標です。結論。同時に自動化された形成と注入は、より速いプロセス、より一貫した品質、および廃棄物が少なくなります。スムーズな鋳造と自動パターンが変更されると、生産ラインは自律的に効果的に動作し、最小限の手動努力のみが必要です。オペレーターは監督の役割を果たしているため、必要な人が少なくなります。シームレスなキャスティングは現在、世界中の多くの場所で使用されており、すべてのモダンファウンドリに適用できます。各ファウンドリには、ニーズに合わせてわずかに異なるソリューションが必要ですが、それを実装するテクノロジーは、現在DISAとそのパートナーのPour-Tech ABから入手可能であり、あまり作業を必要としないことが十分に証明されています。カスタム作業を実行できます。ファウンドリーでの人工知能とインテリジェントオートメーションの使用の増加は依然としてテスト段階にありますが、ファウンドリとOEMが今後2〜3年にわたってより多くのデータと追加の経験を収集するにつれて、自動化への移行は大幅に加速します。ただし、データインテリジェンスはプロセスを最適化し、収益性を向上させる最良の方法であるため、このソリューションは現在オプションです。実験プロジェクトではなく、自動化とデータ収集の拡大が標準的な実践になりつつあります。過去には、鋳造所の最大の資産はそのモデルと従業員の経験でした。シームレスな鋳造がGreater AutomationおよびIndustry 4.0システムと組み合わされているため、データはすぐにFoundryの成功の3番目の柱になりました。
- この記事の準備中にコメントをしてくれたPour-TechとOrtranderEisenhütteに心から感謝します。
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投稿時間：10月5日 - 2023年