Biuletyn Sharp E Październik 2024

Podczas gdy ANCA świętuje 50-lecie rozwoju technologii produkcji narzędzi, Edmund Boland, dyrektor generalny ANCA CNC Machines (Bayswater North, Australia), spogląda w przyszłość za 5 do 10 lat.​

Tylko człowiek i pies? 
Podczas gdy ANCA świętuje 50-lecie rozwoju technologii produkcji narzędzi, Edmund Boland, dyrektor generalny ANCA CNC Machines (Bayswater North, Australia), spogląda w przyszłość za 5 do 10 lat.

Boland powiedział, że co najmniej cały proces produkcyjny będzie połączony cyfrowo, „od przyjęcia surowca, przez paletyzację, trawienie laserowe i przygotowanie półfabrykatu... do szlifowania narzędzi i frezów, przygotowania krawędzi, powlekania i aż do wysyłki gotowych produktów”. Tak więc, na przykład, gdy konkretne zadanie przejdzie od przygotowania OD do 5-osiowych szlifierek, maszyny automatycznie wywołają odpowiedni program, aby zakończyć szlifowanie narzędzi. Wszystko będzie również połączone z systemem ERP i MES firmy, zapewniając „bardzo dobrą analizę danych, aby pomóc w podejmowaniu właściwych decyzji i ulepszaniu procesów”. 

Już teraz poszczególne procesy, takie jak szlifowanie OD lub wykańczanie strumieniowe, są często wysoce zautomatyzowane po ich skonfigurowaniu. To, co będzie się różnić między dobrze prosperującymi firmami, jak widzi to Boland, to stopień, w jakim te procesy zostały zautomatyzowane oraz stopień, w jakim zautomatyzowano również transfer materiału między stacjami.  

„W małym lub średnim warsztacie prawdopodobnie będzie osoba, która fizycznie przenosi i skanuje, powiedzmy, paletę z maszyny OD do maszyny pięcioosiowej. Ale cyfrowo, maszyna pięcioosiowa otrzymuje plik, który mówi, że otrzymuje te półfabrykaty, a wszystko to jest powiązane z systemem ERP. To samo dzieje się w przypadku podwykonawstwa powlekania. Cyfrowo wysyłają te informacje do powlekarki, ale ktoś ręcznie przenosi narzędzia z maszyny pięcioosiowej do działu wysyłki. Podczas gdy w dużym zakładzie fizyczny ruch wykonywałby zrobotyzowany wózek”. Tak jest w przypadku zintegrowanych systemów produkcyjnych ANCA (AIMS). 

Poprawa konfiguracji i jakości 

Im większą automatyzację osiąga zakład, mówi Boland, tym bardziej spójna jest jakość produkcji i tym bardziej pracownicy mogą skoncentrować się na rozwiązywaniu pojedynczych problemów i usprawnianiu całego procesu, przy wsparciu sztucznej inteligencji. „Niezmiennie, będą narzędzia, które są poza tolerancją. I ktoś będzie musiał zapytać: „Dlaczego? Co musimy poprawić? Czy jest jakiś problem z jednym z etapów produkcji? Czy program jest nieprawidłowy?”. 

Konkurencyjne firmy będą zatem polegać na stosunkowo niewielkiej liczbie wysoko wykwalifikowanych specjalistów od rozwiązywania problemów. Osoby te będą z kolei polegać na zaawansowanym szkoleniu dostępnym w Akademii ANCA. 

Boland przewiduje również dalszą rolę wykwalifikowanych osób do konfigurowania maszyn, choć i tu nadchodzą zmiany. „Przykładowo, technologie takie jak steadyresty będą wyposażone w czujniki i możliwość automatycznej regulacji”. 

Automatyczna kompensacja w celu skorygowania błędów wykrytych w procesie jest już rzeczywistością, a możliwości te będą się tylko poprawiać, dodaje Boland. Na przykład, przy dzisiejszej technologii, jeśli maszyna załaduje półfabrykat krzywo, sonda wykryje błąd, a problem szlifowania automatycznie dostosuje się, aby wyprodukować zadowalające narzędzie. Jednak „nadal trzeba ręcznie sprawdzić pierwszy element, zwłaszcza jeśli jest to nowy typ narzędzia. Następnie system może przejąć kontrolę. „Pierwsze narzędzie w porządku” to już nasza wielka mantra. Powinieneś być w stanie zmierzyć pierwsze narzędzie, a jeśli się mylisz, być w stanie to skompensować”. 

Jednym z czynników przyczyniających się do takiego stanu rzeczy są stale rosnące możliwości wewnętrznych urządzeń pomiarowych. Boland zauważa, że ich lasery nowej generacji mogą mierzyć w obecności mgły chłodzącej, a nawet pozostałości oleju na samym narzędziu. Systemy wizyjne nadal wymagają ręcznego umieszczania i usuwania po użyciu, ale „to się zmieni. Systemy kamer wymagają lepszej wentylacji niż lasery, ale istnieją rozwiązania. Robot może wydmuchać zanieczyszczenia ze środowiska wewnątrz maszyny zaraz po szlifowaniu. Można też użyć robota do przeniesienia kamery do maszyny z zewnętrznej lokalizacji”. 

Jednocześnie lista cech, które mogą być mierzone wewnętrznie i automatycznie kompensowane, będzie rosnąć. Obecnie są to „takie rzeczy jak średnica zewnętrzna, profil narzędzia i głębokość rowka. W niedługim czasie będziemy w stanie zrobić więcej. Na przykład gwinty we frezie do gwintów lub gwintowniku. K-land. Lub nacięcie. Tak długo, jak można to zmierzyć w systemie, można to skompensować”. 

Boland nie sądzi, że wyeliminujemy potrzebę stosowania samodzielnych maszyn pomiarowych, takich jak ZOLLER Genius, zwłaszcza jeśli chodzi o pomiar złożonych elementów. Przewiduje on jednak poprawę współpracy między takimi systemami a szlifierkami narzędziowymi.  

Wyjaśnia, że kluczem jest ustanowienie standardowych protokołów pomiarowych dla określonych cech geometrycznych. „Dopóki te protokoły pomiarowe nie zostaną stworzone, żadna szlifierka narzędziowa nie będzie w stanie skompensować zmierzonego odchylenia. Obecnie ANCA dysponuje standardowym zestawem pomiarów dla prostszych frezów i wierteł. Jednak w miarę jak instalujemy AIMS u naszych klientów, współpracujemy z nimi nad rozszerzeniem zakresu pomiarów, które możemy kompensować. Zajmujemy się na przykład dość złożonymi narzędziami profilowymi i złożonymi frezami palcowymi”. 

Tolerancje submikronowe 

Nie jest tajemnicą, że tolerancje stają się coraz bardziej restrykcyjne. Boland twierdzi, że osiągnięcie mikronowego, a nawet submikronowego poziomu precyzji będzie kluczem do zdobycia wielu przyszłych zastosowań. Zapotrzebowanie na taką dokładność „będzie rosło ze względu na korzyści płynące z tych narzędzi skrawających. Niezależnie od tego, czy chodzi o wykończenie powierzchni obrabianego przedmiotu, trwałość narzędzia czy inne czynniki. Usunięcie wszystkich drobnych niedokładności w narzędziu skrawającym znacznie podnosi jego wydajność”. 

Jest to również powód, dla którego rynek zmierza w kierunku pełnych narzędzi okrągłych, a nie frezów wymiennych. „Klienci oczekują sztywności pełnych narzędzi okrągłych i korzyści wynikających z możliwości przesuwania narzędzia przy jednoczesnym uzyskaniu doskonałego wykończenia powierzchni”, mówi Boland. 

Utrzymanie wyższego poziomu precyzji będzie wymagało czegoś więcej niż tylko wysoce funkcjonalnej automatyzacji, pomiarów w trakcie procesu i funkcji kompensacji w zamkniętej pętli, o których była mowa wcześniej. „Proste, choć kosztowne rzeczy, takie jak klimatyzacja” - wymienia Boland. „Systemy chłodzenia. Rodzaje kupowanych ściernic... To nie tylko narzędzie i szlifierka. To cały system wokół niej. 

„Wyeliminowanie wibracji będzie absolutnie krytyczne. Nie będzie już możliwe podłączenie odciągu mgły bezpośrednio pod okapem. Jednostka klimatyzacyjna w obrabiarce stanie się bardzo ważna. Wibracje będą powodować problemy”. Dlatego też centralny system chłodzenia i centralny odciąg mgły stają się niezbędne.  

Chociaż Boland przewiduje rosnące zapotrzebowanie na coraz dokładniejsze narzędzia, uważa on również, że nadal będzie istniało zapotrzebowanie na tańsze narzędzia. To, wraz z nieodłącznymi kosztami i trudnościami w spełnieniu najściślejszych tolerancji, ograniczy przyjęcie omawianych właśnie ulepszeń. 

Trendy materiałowe 

Węglik spiekany pozostaje dominującym materiałem na narzędzia skrawające, ale według Bolanda wykorzystanie PCD rośnie szybciej. W ciągu około 10 lat PCD może osiągnąć 30% rynku. Ceramika również cieszy się coraz większym zainteresowaniem, ale nadal stanowi niewielką część rynku. 

Podobnie, zapotrzebowanie na technologie usuwania materiału inne niż szlifowanie będzie rosło. Drutowa i rotacyjna obróbka elektroerozyjna (EDM) są obecnie dominujące w przypadku PCD, ale warto obserwować ablację laserową, mówi Boland. „To zdecydowanie wschodząca technologia. Klienci posiadający wczesne maszyny używają ich nie tylko do PCD, ale także do węglików spiekanych. W szczególności mikronarzędzia są obecnie postrzegane jako potencjał dla ablacji laserowej, a producenci narzędzi uzyskują interesujące wyniki.  

„Jeśli chodzi o PCD, ablacja laserowa zdecydowanie ma przewagę nad erozją. Nie wymaga chłodziwa ani zużywających się elektrod miedzianych”. Tak więc, choć maszyny mogą pozostać o 40-50% droższe niż konkurencyjne technologie, z czasem mogą zaoszczędzić pieniądze dzięki niższym kosztom materiałów eksploatacyjnych. Ablacja laserowa ma również zdolność do tworzenia kształtów, których nie można utworzyć za pomocą erozji, w tym cech powierzchni. Z drugiej strony, nie ma to sensu w przypadku żłobienia narzędzi o większej średnicy. Boland pozostaje zatem niepewny, czy ablacja laserowa w najbliższej przyszłości będzie czymś więcej niż rozwiązaniem niszowym. 

Podobnie, obróbka addytywna prawdopodobnie nie zastąpi więcej niż kilku zastosowań usuwania materiału w przemyśle. A jej zastosowanie do produkcji narzędzi skrawających wydaje się być ograniczone. „Nie sądzę, by w ciągu dziesięciu lat stała się ona wystarczająco wydajna. Potencjalnie ma jednak swoje miejsce w produkcji specjalnych narzędzi, z niemożliwymi do wykonania wewnętrznymi kanałami chłodziwa i tego typu rzeczami. Może również odgrywać rolę w tworzeniu dużych, drogich narzędzi skrawających. Ale nawet jeśli się przyjmie, nie wierzę, że będzie wystarczająco dokładna, by wyeliminować potrzebę szlifowania wykańczającego”. 

Inne względy rynkowe 

Biorąc pod uwagę wydajność produkcji, jaką przewiduje Boland, można by oczekiwać, że szlifowanie wykańczające odejdzie do lamusa. Ale nie tylko rozwiązania automatyzacji omówione wcześniej będą miały również zastosowanie do szlifowania, Boland przypuszcza, że kwestie zrównoważonego rozwoju będą nadal sprawiały, że będzie to opłacalny biznes. 

Jednocześnie, większa wydajność osiągana przez producentów narzędzi będzie tworzyć oczekiwania na rynku w zakresie szybszych czasów realizacji, nawet w przypadku niewielkich ilości narzędzi specjalnych. Jak ujął to Boland, „zdolność do łatwej produkcji zoptymalizowanych narzędzi specjalnych do konkretnych zadań jest tym, co będzie ważne dla naszych klientów”. 

Nic dziwnego, że przejście na pojazdy elektryczne zmniejsza zapotrzebowanie na narzędzia skrawające w sektorze motoryzacyjnym nawet o 50%. Różni się to na całym świecie, a Stany Zjednoczone pozostają w tyle pod względem przyjęcia pojazdów elektrycznych. Istnieją również „rosnące zastosowania poza obszarem pojazdów elektrycznych, które mogą to kompensować”, stwierdza Boland, choć całkowity wpływ pojazdów elektrycznych będzie niezaprzeczalnie duży. 

"No i jest jeszcze kwestia tego, gdzie ta technologia wyląduje. Ale jest to raczej dyskusja filozoficzna niż faktyczna. Czy wodór przejmie kontrolę? Czy ultra czyste paliwo powróci i da silnikowi spalinowemu nowe życie? Kto wie?” 

Zmiany w usługach i wsparciu 

Boland przewiduje, że sztuczna inteligencja będzie „ogromnym mechanizmem poprawy produktywności w przyszłości”, po części dlatego, że przyczynia się do dokładnego ostrzegania o awariach komponentów z wyprzedzeniem. Może nawet automatycznie zamówić część zamienną. W ten sposób konserwacja zapobiegawcza staje się ukierunkowana i wydajna, zapewniając jednocześnie niemal bezawaryjny czas pracy. 

Z drugiej strony, Boland wskazuje, że automatyzacja wielu maszyn sprawia, że wszelkie przestoje są nie do zniesienia. „Klienci mogą żyć bez jednej maszyny przez dzień lub dwa. Ale jeśli w pełni zautomatyzowany system nie działa w ciągu kilku godzin, jest to duży problem. Możliwość szybkiego reagowania przez całą dobę będzie więc bardzo ważna. Pozwolą na to różne technologie”. Obejmuje to zdalną i predykcyjną diagnostykę, „aby zmniejszyć konieczność posiadania osoby serwisowej na miejscu”. 

Cokolwiek przyniesie przyszłość, z pewnością będzie interesująca. A jeśli okaże się, że Boland mylił się co do czegokolwiek, zawsze możesz liczyć na swojego psa.  

8 października 2024