moldagem automática

As fundos estão adotando cada vez mais a automação de processos orientada a dados para atingir metas de longo prazo de maior qualidade, menos desperdício, tempo de atividade máxima e custos mínimos. A sincronização digital totalmente integrada dos processos de vazamento e moldagem (fundição sem costura) é especialmente valiosa para as fundições que enfrentam os desafios da produção just-in-time, tempos de ciclo reduzidos e mudanças de modelo mais frequentes. Com os sistemas automatizados de moldagem e fundição que se conectam perfeitamente, o processo de fundição se torna mais rápido e as peças de alta qualidade são produzidas de maneira mais consistente. O processo de vazamento automatizado inclui o monitoramento da temperatura de vazamento, bem como a alimentação de material de inoculação e a verificação de cada molde. Isso melhora a qualidade de cada fundição e reduz a taxa de sucata. Essa automação abrangente também reduz a necessidade de operadores com anos de experiência especializada. As operações também se tornam mais seguras porque menos trabalhadores estão envolvidos em geral. Essa visão não é uma visão do futuro; Isso está acontecendo agora. Ferramentas como automação de fundição e robótica, coleta e análise de dados evoluíram ao longo de décadas, mas o progresso acelerou recentemente com o desenvolvimento de sensores de computação de alto desempenho de alto desempenho e sistemas de controle de rede e controle compatíveis. Agora, soluções e parceiros permitem que as fundições criem uma infraestrutura robusta e inteligente para apoiar projetos mais ambiciosos, reunindo vários subprocessos anteriormente independentes para coordenar seus esforços. Armazenando e analisando os dados do processo coletados por esses sistemas integrados automatizados também abre a porta para um ciclo virtuoso de melhoria contínua orientada a dados. As fundições podem coletar e analisar parâmetros do processo examinando dados históricos para encontrar correlações entre eles e os resultados do processo. O processo automatizado fornece um ambiente transparente no qual quaisquer melhorias identificadas pela análise podem ser testadas de maneira completa e rapidamente, validadas e, sempre que possível, implementadas.
Desafios de moldagem sem costura devido à tendência para a produção just-in-time, os clientes que usam linhas de moldagem Disamatic® geralmente precisam alterar modelos com frequência entre pequenos lotes. Usando equipamentos como um trocador de pó automático (APC) ou um trocador de pó rápido (QPC) da DISA, os modelos podem ser alterados em apenas um minuto. À medida que as mudanças de padrão de alta velocidade ocorrem, o gargalo no processo tende a mudar em direção ao derramamento-o tempo necessário para mover manualmente o tundish para derramar após uma mudança de padrão. A fundição sem costura é a melhor maneira de melhorar essa etapa do processo de fundição. Embora a fundição seja frequentemente parcialmente automatizada, a automação completa requer integração perfeita dos sistemas de controle da linha de moldagem e do equipamento de enchimento, para que eles operem completamente de maneira síncrona em todas as situações operacionais possíveis. Para conseguir isso de maneira confiável, a unidade de vazamento deve saber exatamente onde é seguro derramar o próximo molde e, se necessário, ajustar a posição da unidade de enchimento. A obtenção de preenchimento automático eficiente em um processo de produção estável do mesmo molde não é tão difícil. Cada vez que um novo molde é feito, a coluna do molde move a mesma distância (espessura do molde). Dessa forma, a unidade de enchimento pode permanecer na mesma posição, pronta para preencher o próximo molde vazio depois que a linha de produção for interrompida. Somente pequenos ajustes na posição de vazamento são necessários para compensar as alterações na espessura do molde causadas por alterações na compressibilidade da areia. A necessidade desses finos ajustes foi recentemente reduzida, graças aos novos recursos da linha de moldagem que permitem que as posições de vazamento permaneçam mais consistentes durante a produção consistente. Após a conclusão de cada vazamento, a linha de moldagem se move novamente, colocando o próximo molde vazio no lugar para começar o próximo derramamento. Enquanto isso estiver acontecendo, o dispositivo de enchimento pode ser recarregado. Ao alterar o modelo, a espessura do molde pode mudar, o que requer automação complexa. Ao contrário do processo horizontal da caixa de areia, onde a altura da caixa de areia é fixa, o processo vertical Disamatic® pode ajustar a espessura do molde à espessura exata necessária para cada conjunto de modelos para manter uma proporção constante de areia / ferro e explicar a altura do modelo. Este é um grande benefício para garantir a qualidade ideal da qualidade e a utilização de recursos, mas espessuras variadas de moldes tornam o controle automático de fundição mais desafiador. Após uma mudança de modelo, a máquina Disamatic® começa a produzir o próximo lote de moldes da mesma espessura, mas a máquina de enchimento na linha ainda preenche os moldes do modelo anterior, o que pode ter uma espessura diferente do molde. Para combater isso, a linha de moldagem e a planta de enchimento devem funcionar perfeitamente como um sistema sincronizado, produzindo moldes de uma espessura e derramando com segurança o outro. Derramamento sem costura após mudança de padrão. Após a mudança de padrão, a espessura do molde restante entre as máquinas de moldagem permanece a mesma. A unidade de vazamento feita do modelo anterior permanece a mesma, mas como o novo molde que sai da máquina de moldagem pode ser mais espesso ou mais fino, a corda inteira pode avançar em diferentes distâncias em cada ciclo - para a espessura da nova forma. Isso significa que, com cada golpe da máquina de moldagem, o sistema de fundição sem costura deve ajustar a posição de fundição em preparação para o próximo elenco. Depois que o lote anterior de moldes é derramado, a espessura do molde se torna constante novamente e a produção estável é retomada. Por exemplo, se o novo molde tiver 150 mm de espessura em vez do molde de 200 mm de espessura que ainda estava sendo derramado anteriormente, o dispositivo de vazamento deve mover 50 mm de volta em direção à máquina de moldagem com cada traço da máquina de moldagem para estar na posição de derramamento correta. . Para que uma planta de vazamento se prepare para derramar quando a coluna do molde parar de se mover, o controlador de preenchimento deve saber exatamente em que molde ele estará derramando e quando e onde chegarão na área de vazamento. Usando um novo modelo que produz moldes espessos durante a fundição de moldes finos, o sistema deve poder lançar dois moldes em um ciclo. Por exemplo, ao fazer um molde de 400 mm de diâmetro e derramar um molde de 200 mm de diâmetro, o dispositivo de vazamento deve estar a 200 mm da máquina de moldagem para cada molde feito. Em algum momento, o curso de 400 mm empurrará dois moldes não preenchidos de 200 mm de diâmetro para fora da possível área de vazamento. Nesse caso, a máquina de moldagem deve esperar até que o dispositivo de enchimento termine de derramar os dois moldes de 200 mm antes de passar para o próximo golpe. Ou, ao fazer moldes finos, o vazador deve ser capaz de pular o derramamento completamente no ciclo enquanto ainda derrama moldes grossos. Por exemplo, ao fazer um molde de 200 mm de diâmetro e derramar um molde de 400 mm de diâmetro, colocar um novo molde de 400 mm de diâmetro na área de vazamento significa que dois moldes de 200 mm de diâmetro precisam ser feitos. O rastreamento, os cálculos e a troca de dados necessários para um sistema de moldagem e vazamento integrado para fornecer vazamento automatizado sem problemas, conforme descrito acima, apresentou desafios para muitos fornecedores de equipamentos no passado. Mas, graças às máquinas modernas, sistemas digitais e práticas recomendadas, pode ser (e foi (e foi) alcançado rapidamente com uma configuração mínima. O principal requisito é alguma forma de "contabilidade" do processo, fornecendo informações sobre a localização de cada formulário em tempo real. O sistema Monitizer® | CIM (módulo integrado do computador) atinge esse objetivo registrando cada molde feito e rastreando seu movimento através da linha de produção. Como cronômetro de processo, ele gera uma série de fluxos de dados com estampa no tempo que calculam a posição de cada molde e seu bico na linha de produção a cada segundo. Se necessário, troca dados em tempo real com o sistema de controle da planta de enchimento e outros sistemas para obter sincronização precisa. O sistema DISA extrai dados importantes para cada molde do banco de dados CIM, como espessura do molde e pode/não pode ser derramado, e o envia para o sistema de controle da planta de enchimento. Usando esses dados precisos (gerados após a extrusão do molde), o vazador pode mover o conjunto de vazamento para a posição correta antes que o molde chegue e depois começar a abrir a haste de rolha enquanto o molde ainda está se movendo. O molde chega a tempo de receber o ferro da planta de derramamento. Esse momento ideal é crucial, ou seja, o derretimento atinge o copo de derramamento com precisão. O tempo de vazamento é um gargalo comum de produtividade e, em cronometrar perfeitamente o início do vazamento, os tempos de ciclo podem ser reduzidos em vários décimos de segundo. O Sistema de Moldagem do DISA também transfere dados relevantes da máquina de moldagem, como tamanho da corrente e pressão de injeção, bem como dados de processo mais amplos, como compressibilidade de areia, para o Monitizer® | CIM. Por sua vez, o Monitizer® | CIM recebe e armazena parâmetros críticos de qualidade para cada molde da planta de enchimento, como temperatura de vazamento, tempo de derramamento e o sucesso dos processos de vazamento e inoculação. Isso permite que as formas individuais sejam marcadas como ruins e separadas antes de misturar o sistema de agitação. Além de automatizar máquinas de moldagem, linhas de moldagem e fundição, o Monitizer® | CIM fornece uma estrutura compatível com 4.0 da indústria para aquisição, armazenamento, relatórios e análise. O gerenciamento de fundição pode visualizar relatórios detalhados e perfurar dados para rastrear problemas de qualidade e gerar melhorias em potencial. A experiência de elenco sem costura da Ortrander Ortrander Eisenhütte é uma fundição familiar na Alemanha, especializada na produção de fundos de ferro de alta qualidade e de alta qualidade para componentes automotivos, fogões e infraestrutura de madeira pesados ​​e peças de máquinas em geral. A fundição produz ferro cinza, ferro dúctil e ferro de grafite compactado e produz aproximadamente 27.000 toneladas de peças fundidas de alta qualidade por ano, operando dois turnos cinco dias por semana. O Ortrander opera quatro fornos de fusão de indução de 6 toneladas e três linhas de moldagem por DISA, produzindo aproximadamente 100 toneladas de peças fundidas por dia. Isso inclui corridas curtas de produção de uma hora, às vezes menos para clientes importantes, portanto o modelo deve ser alterado com frequência. Para otimizar a qualidade e a eficiência, o CEO Bernd H. Williams-Book investiu recursos significativos na implementação de automação e análise. O primeiro passo foi automatizar o processo de fusão e dosagem de ferro, atualizando três fornos de fundição existentes usando o mais recente sistema Pourtech, que inclui a tecnologia laser 3D, a incubação e o controle de temperatura. Os fornos, as linhas de moldagem e fundição agora são controlados e sincronizados digitalmente, operando quase completamente automaticamente. Quando a máquina de moldagem muda de modelo, o controlador Pourtech Pour consulta o sistema DISA Monitizer® | CIM para as novas dimensões do molde. Com base nos dados do DISA, o Controlador Pour calcula onde colocar o nó de vazamento para cada vazamento. Ele sabe exatamente quando o primeiro novo molde chega à planta de enchimento e muda automaticamente para a nova sequência de vazamento. Se o gabarito chegar ao final de seu curso a qualquer momento, a máquina Disamatic® para e o gabarito retornará automaticamente. Quando o primeiro novo molde é removido da máquina, o operador é alertado para que ele possa verificar visualmente se está na posição correta. Os benefícios dos processos tradicionais de elenco tradicional de fundição ou sistemas automatizados menos complexos podem resultar em perda de tempo de produção durante as alterações do modelo, o que é inevitável, mesmo com mudanças rápidas de moldes em uma máquina de moldagem. A redefinição manual do vazamento e a vazamento é mais lenta, requer mais operadores e é propenso a erros como flare. Ortrander descobriu que, ao engarrafar à mão, seus funcionários acabaram se cansando, perderam a concentração e cometeram erros, como relaxar. A integração perfeita de moldagem e vazamento permite processos mais rápidos, consistentes e de alta qualidade, reduzindo o desperdício e o tempo de inatividade. Com o Ortrander, o enchimento automático elimina os três minutos necessários para ajustar a posição da unidade de enchimento durante as alterações do modelo. Todo o processo de conversão usado para levar 4,5 minutos, disse Williams-Book. Menos de dois minutos hoje. Ao alterar entre 8 e 12 modelos por turno, os funcionários da Ortrander agora gastam cerca de 30 minutos por turno, metade do que antes. A qualidade é aprimorada através de uma maior consistência e a capacidade de otimizar continuamente os processos. Ortrander reduziu o desperdício em aproximadamente 20%, introduzindo fundição perfeita. Além de reduzir o tempo de inatividade ao alterar os modelos, toda a linha de moldagem e vazamento requer apenas duas pessoas em vez dos três anteriores. Em alguns turnos, três pessoas podem operar duas linhas de produção completas. O monitoramento é quase todos esses trabalhadores: além de selecionar o próximo modelo, gerenciar misturas de areia e transportar o derretimento, eles têm poucas tarefas manuais. Outro benefício é a necessidade reduzida de funcionários experientes, difíceis de encontrar. Embora a automação exija algum treinamento de operador, fornece às pessoas as informações críticas do processo de que precisam para tomar boas decisões. No futuro, as máquinas podem tomar todas as decisões. Os dividendos de dados do elenco contínuo ao tentar melhorar um processo, as fundições costumam dizer: "fazemos a mesma coisa da mesma maneira, mas com resultados diferentes". Então eles lançam na mesma temperatura e nível por 10 segundos, mas algumas peças fundidas são boas e outras são ruins. Ao adicionar sensores automatizados, coletando dados estampados em cada parâmetro de processo e monitorando os resultados, um sistema de fundição sem costura integrado cria uma cadeia de dados de processo relacionados, facilitando a identificação de causas de raiz quando a qualidade começa a se deteriorar. Por exemplo, se ocorrerem inclusões inesperadas em um lote de discos de freio, os gerentes podem verificar rapidamente se os parâmetros estão dentro dos limites aceitáveis. Como os controladores da máquina de moldagem, a planta de fundição e outras funções, como fornos e misturadores de areia, funcionam em conjunto, os dados que eles geram podem ser analisados ​​para identificar relacionamentos durante todo o processo, desde as propriedades da areia até a qualidade final da superfície do elenco. Um exemplo possível é como o nível de vazamento e a temperatura afetam o enchimento do molde para cada modelo individual. O banco de dados resultante também estabelece as bases para o uso futuro de técnicas de análise automatizada, como aprendizado de máquina e inteligência artificial (AI) para otimizar os processos. O Ortrander coleta dados de processo em tempo real através de interfaces de máquina, medições de sensores e amostras de teste. Para cada fundição de molde, cerca de mil parâmetros são coletados. Anteriormente, ele apenas registrava o tempo necessário para cada vazamento, mas agora sabe exatamente qual é o nível do bico de vazamento a cada segundo, permitindo que o pessoal experiente examine como esse parâmetro afeta outros indicadores, bem como a qualidade final do elenco. O líquido é drenado do bico de derramamento enquanto o molde está sendo preenchido, ou o bico de derramamento está preenchido a um nível quase constante durante o enchimento? O Ortrander produz três a cinco milhões de moldes por ano e coletou uma enorme quantidade de dados. O Ortrander também armazena várias imagens de cada um servir no banco de dados Pourtech em caso de problemas de qualidade. Encontrar uma maneira de avaliar automaticamente essas imagens é um objetivo futuro. Conclusão. A formação e vazamento automatizados simultâneos resulta em processos mais rápidos, qualidade mais consistente e menos desperdício. Com fundição suave e mudança automática de padrões, a linha de produção opera efetivamente autonomamente, exigindo apenas um esforço manual mínimo. Como o operador desempenha uma função de supervisão, menos pessoal é necessário. A fundição sem costura agora é usada em muitos lugares ao redor do mundo e pode ser aplicada a todas as fundições modernas. Cada fundição exigirá uma solução ligeiramente diferente adaptada às suas necessidades, mas a tecnologia para implementá-la é bem comprovada, atualmente disponível na DISA e seu parceiro Pour-Tech AB, e não requer muito trabalho. Trabalho personalizado pode ser realizado. O aumento do uso da inteligência artificial e da automação inteligente nas fundições ainda está na fase de teste, mas como fundições e OEMs reúnem mais dados e experiência adicional nos próximos dois a três anos, a transição para a automação acelerará significativamente. Atualmente, essa solução é opcional, no entanto, pois a inteligência de dados é a melhor maneira de otimizar os processos e melhorar a lucratividade, a maior automação e a coleta de dados estão se tornando práticas padrão do que um projeto experimental. No passado, os maiores ativos de uma fundição eram o seu modelo e a experiência de seus funcionários. Agora que a fundição perfeita é combinada com os sistemas Maior Automação e Indústria 4.0, os dados estão rapidamente se tornando o terceiro pilar do sucesso da fundição.
-Agradecemos sinceramente a Pour-Tech e Ortrander Eisenhütte por seus comentários durante a preparação deste artigo.
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