Лазерный мир

Nu-Way Industries стремится повысить скорость систем обработки и, что более важно, производительность доставки деталей между обрабатывающими центрами в ходе производственного цикла

Тим Хестон

9 марта 2020 г.

Робот управляет корпусом под дистанционным лазерным сварочным лучом. Высокопродуктивная ячейка находится рядом с FMS Nu-Way.

Пройдитесь по цеху Nu-Way Industries, и вы увидите две фабрики. На одной стороне цеха находится стандартное производственное оборудование: штамповочные столы с ЧПУ, волоконные лазеры, гибочные прессы, ручные и роботизированные сварочные камеры. Другая сторона имеет гибкую производственную систему (FMS, flexible manufacturing system) в действии. Автоматизация имеет ножницы, лазерную резку, штамповку, гибку и 260 кассет для автоматизированного хранения и извлечения, все в одной напольной системе для покрытия пространства цеха.

Конечно, FMS больше не является новой концепцией. Nu-Way установила свою систему Prima Power 16 лет назад. Начиная с конца 1990-х и начала 2000-х годов, FMS часто считались волной будущего и реакцией отрасли на новые страны с низкой стоимостью рабочей силы, такие как  Китай.

Инвестиции Nu-Way в FMS являются тому подтверждением. Как Стив Уайзман, исполнительный вице-президент и главный операционный директор, вспоминал: «Автоматизация позволила нам вернуть целое семейство деталей, которые мы ранее отдавали в Китай, и вернуть их рентабельно».

Стоимость имеет решающее значение, и когда вы приступите к ее решению, технология изготовления, включая лазерную резку, будет направлена на снижение затрат где-то в цепочке поставок. Это может быть связано со стоимостью самого компонента из листового металла или с экономией в другом месте. Клиент может заплатить премию за штуку за быстрое реагирование, низкое количество и высокое качество, но при этом он либо экономит, либо зарабатывает деньги в другом месте.

Так что, если речь идет о снижении затрат, почему автоматизация FMS не везде? Чрезвычайно упрощенно, один размер подходит не всем, и у производителей есть много способов снизить стоимость изготовленного компонента. Вот почему технологии в Nu-Way остаются такими разнообразными.

Дорога в FMS

Журнал .The FABRICATOR занимается лазерной резкой с 1974 года, когда публикации были всего 4 года. Журнал и лазерная резка действительно выросли вместе. Итак, чтобы отпраздновать 50-летний юбилей FABRICATOR, мы анализируем текущее состояние раскроя, описываем положение вещей на разных торговых площадках после стольких лет неустанных инноваций.

Как выяснилось, Nu-Way также выросла  вместе с The FABRICATOR. В 2018 году компания также отметила 50 лет в бизнесе. Ее годовой доход в настоящее время превышает 45 миллионов долларов, и ее возможности по сокращению прошли долгий путь. Помимо СО2-лазера с FMS, который разработан для листового металла 10 калибра и тоньше (3.175 мм), в конце прошлого года компания заменила свой последний автономный СО2-лазер на твердотельный лазер TRUMPF мощностью 8 кВт, в комплекте с  автоматизацией погрузки / разгрузки деталей, включающей конвейер для разгрузки деталей.

«Эта машина будет резать материал до 1 дюйма», — сказал Уайзман. «Обычно мы достигаем максимума от ½ до 5/8 дюйма. На самом деле мы не делаем ничего более тяжелого, чем это».

Сравните этот лазер мощностью 8 кВт с некоторыми из самых ранних режущих систем Nu-Way, в том числе с несколькими маленькими столами и 30 станционными револьверными пуансонами вместе с некоторыми более крупными 50-тонными станками. Какое-то время компания даже использовала комбинированный аппарат для перфорации и плазменной резки со смешанными результатами (это были дни до появления плазменой резки  высокой четкости (с дополнительным обжатием плазменного потока – пр. пер.)).

Лазер на CO2 — часть комбинированной технологии FMS для лазерной резки — разрезает множество деталей в Nu-Way Industries.

Затем появились CO2-лазеры мощностью до 4 кВт, которые дополнили возможности штамповки Nu-Way. «Таким образом, в 1990-х годах у нас была штамповка и отдельная лазерная резка, и какой станок мы использовали для такой-то работы, зависело частично, — сказал Уайзман, — как и все остальные».

Возможность в начале 2000-х изменила все, и вскоре цех резки Nu-Way стал не таким, как все. Крупный промышленный заказчик, который отправлял работу за границу, надеялся вернуть ее — по правильной цене. По словам Уайзмана, FMS позволила Nu-Way встретиться и даже побить эту цену.

Заказчик хотел, чтобы Nu-Way производил широкое семейство деталей, и все они имели размеры, соответствующие возможностям FMS Prima Power (тогда Finn-Power). Это был материал более легкого размера, с фланцами и высотой, идеально подходящими для гибочного станка FMS.

Уайзман признал, что это были большие инвестиции, но спустя 16 лет он может с уверенностью сказать, что эти инвестиции окупились много раз. Контракт, который стимулировал инвестиции, все еще остается в силе, и работа обычно занимает 50% мощности машины. Затем Nu-Way заполняет оставшуюся емкость другими работами.

Учитывая размер FMS, вы можете подумать, что Nu-Way резервирует ее для работы с большими объемами. Конечно, автоматизация может производить большие объемы работы, но объем действительно не является решающим фактором. «Дело не столько в объеме, — сказал Уайзман. «Это действительно решение процесса, независимо от того, подходят ли процессы для оборудования».

С этой целью компания включила эти соображения в процесс внедрения нового продукта. При проектировании изделия может потребоваться некоторая настройка — регулировка высоты фланца, изменение геометрии изгиба (например, отрицательный изгиб только на первом изгибе), возможно, изменение геометрии выреза. Но благодаря возможностям FMS экономия иногда может быть огромной, поэтому затраты, связанные с изменением конструкции детали, имеют смысл.

«Опять же, это действительно сводится к экономии средств», сказал Wiseman. «Если мы сможем показать клиенту приличную экономию на изменении процесса, они это учтут. Если мы можем попросить клиента пересмотреть деталь так, чтобы, скажем, мы могли согнуть ее на автоматическом гибочном станке и выполнить лазерную сварку изделия, то мы обычно можем показать им достаточную рентабельность инвестиций, чтобы им было целесообразно это сделать».

И да, он сказал «лазерная сварка», еще одна особенность, которая отличает Nu-Way. Сварочная ячейка с дистанционным лазерным лучом удобно расположена, но не случайно, рядом с FMS. Робот размещает заготовку под системой дистанционного  лазерного луча, которая перемещается между точками сварки в микросекундах. Это дает заготовкам огромный прирост скорости благодаря автоматизированной фабрике.

Учитывая производительность и гибкость FMS Nu-Way, можно ожидать, что она будет отвечать за большую часть доходов компании. Но это не так.

«На самом деле это составляет около 20% нашего общего дохода», — сказал Уайзман. «Но это немного вводит в заблуждение, потому что большинство продуктов, которые проходят через нашу FMS, это углеродистая сталь».

Гибкая производственная система Nu-Way охватывает всю производственную площадь. Система производит детали последовательно в течение 16 лет.

На заводе по производству традиционных материалов обрабатывают значительное количество нержавеющей стали и алюминия, большая часть которых идет в индустрию общественного питания. Исключая материальные затраты из уравнения, FMS производит около 30% от общего объема производства компании. Это не невероятно высоко, но это все еще значительный процент, учитывая все режущие ресурсы, которыми обладает Nu-Way на своей традиционной фабрике по изготовлению. Ее 10 основных автономных режущих станков включают в себя различные штамповочные прессы, комбинированный пресс / разделение, комбинированный пресс / лазер и лазерные режущие машины мощностью от 2 до 8 кВт. В этих системах используется целый ряд средств автоматизации погрузочно-разгрузочных работ, от вертикальных стоек хранения и загрузки листового материала до автоматической загрузки / выгрузки, а также систем разгрузки на конвейерной основе в системе мощностью 8 кВт.

Более того, двум основным режущим станкам FMS — штамповочно-разделительному   и пресс-лазеру — обоим по 16 лет, в то время как на другом заводе имеется коллекция волоконных лазеров, которым всего несколько лет. В этом контексте 16-летняя FMS, производящая 20% выручки магазина, впечатляет.

Смесь в рабочем потоке деталей массовых и единичных

Уайзман, проработавший в Nu-Way 33 года, имеет некоторое представление о том, как развивалась технология раскроя. Когда он посещает FABTECH и пробует новые технологии, в том числе новые FMS от Prima Power и других, внимание к  потоку из единичных деталей впечатляет его. Детали перемещаются прямо от резки до гибки последовательно, с минимальными запасами накопительного буфера между процессами. Другие FMS перемещают детали непосредственно от резки до гибки, а также отправляют некоторые детали в систему хранения.

Nu-Way FMS не перемещает детали от резки сразу к гибке. Вместо этого они разрезают партию деталей и помещает их в кассету в систему хранения, затем извлекает кассету и доставляет детали на станцию формования.

Конечно, панель FMS может быстро переключаться. В конце концов, она изгибается универсальными инструментами, а зажимные инструменты подгоняются под разные длины изгиба. В некоторых случаях одна кассета может хранить все различные детали, которые требуются для сборочного узла. Кассета представляет все эти детали в гибочном станке, который затем последовательно сгибает детали — концепция, которая работает особенно хорошо, если зажимные инструменты располагаются в «поэтапной» конфигурации, которая может приспособить все различные длины изгиба и зазоры, которые набор деталей требует.

Nu-Way использует преимущества цельной обработки на основе комплектов, когда это имеет смысл, как на FMS, так и на других рабочих станциях. Однако иногда возникают проблемы по ходу дел. Wiseman вспомнил семейство продуктов из различных поддонов, предназначенных для индустрии общественного питания. Компоненты плавно перетекали в сварку, где инженеры разработали крепеж, который, по их мнению, мог бы вместить весь спектр деталей от восходящего потока.

«Мы разработали этот процесс вокруг целого семейства деталей», — сказал Уайзман. «У нас было много изменений, и фиксация была очень сложной. Просто потребовалось время, чтобы заменить все эти приборы. Я все еще думаю, что это была серьезная концепция, и я думаю, что мы узнали некоторые вещи, которые мы просто не могли бы предсказать ранее ». В этом случае компания перешла на другую передачу, вернулась к традиционной пакетной обработке, что повысило производительность и общую гибкость.

«Тем не менее, мы обладаем огромной гибкостью с этой FMS», — сказал Уайзман. «Она будет работать так, как мне нужно, чтобы она работала, когда мне это нужно. И наши клиенты испытывают множество меняющихся потребностей, которые могут возникнуть в очень короткие сроки. Поэтому мы должны быть легкими на ноги.

«Если у нас есть система, для переключения которой требуется несколько часов, и мне нужно переключить передачи и производить детали для пополнения запасов на следующее утро, у нас могут возникнуть серьезные проблемы с соблюдением графика. Сравните это с тем, чтобы просто изменить программу в гибочном устройстве и обработать все, что нам нужно, с помощью гибки, установки оборудования и лазерной сварки, и перенести это на нашу линию покраски. Мы можем сделать это очень быстро ».

Хорошая зарисовка

Цех Nu-Way дает хороший обзор текущего состояния отрасли. Он имеет в своем составе автономные машины, отдельные вертикальная стойки хранения и загрузки листового материала, автоматизацию загрузки / выгрузки и, конечно же, полноценную FMS.

Традиционная фабрика Nu-Way располагает 10 режущими центрами, которые снабжают многочисленные прессы.

Чем быстрее и гибче становятся производственные процессы, тем меньше могут быть  буферы запаса. Контрактные клиенты получают то, что им нужно, и Nu-Way обладает возможностями, необходимыми для быстрого пополнения, в то же время создавая множество заделов  на заказ.

Совокупность технологий Nu-Way может оказаться не такой, как многие ожидали несколько десятилетий назад, особенно когда FMS начали выходить на рынок листового металла. В конце концов, они предложили действительно гибкую автоматизацию. По мере развития таких систем, возможно, ручные операции уйдут в прошлое?

Это видение сбылось для некоторых продуктов, но не для всех. Многое из этого связано с требованиями к обработке детали; если отформованная деталь не может лежать плоско и имеет большую длину фланцев, это, вероятно, не лучший выбор для автоматического гибочного станка. Будет ли задание выполнено в автоматическом режиме или нет, зависит от того, где находится доступная емкость. Как известно любому в мире листового металла, когда идет дождь, он льет, поэтому самые успешные мастерские становятся опытными жонглерами, когда спрос конкурирует за ограниченные ресурсы.

В некоторых отношениях цех Nu-Way представляет собой микрокосм по индивидуальному и контрактному изготовлению листового металла в целом, со смесью автоматизации и ручных процессов.

В основе всего этого лежит гибкость. Вся скорость лазерной резки в мире не имеет значения, если общая организация работы  производителя работ  негибкая, неспособная дать клиентам то, что им нужно, именно тогда, когда им это нужно.

Источник: https://www.thefabricator.com/thefabricator/article/lasercutting/cuttings-current-state-flexibility-rules-in-sheet-metal-fabrication