Metalo štampavimo atliekų mažinimas: 5 techniniai pelningumo strategijos

TRUMPAI

Atliekų kiekio mažinimas metalinių detalių išspaudime nėra tik tvarkymo užduotis; tai vienintelis veiksmingiausias būdas padidinti pelningumą, atsižvelgiant į tai, kad žaliavos paprastai sudaro 50–70 % visų detalių savikainos. Kad transformuotų atliekas iš neišvengiamos išlaidos į konkurencinį pranašumą, gamintojams reikia taikyti trijų pakopų požiūrį: Gaminio projektavimas (DFM) , Įrankių optimizavimas (tokios kaip pažangus lakštų išdėstymas ir atliekų surinkimas), ir Procesų valdymas (jutiklių pagrindu veikianti stebėsena). Pagrindinis sėkmės matavimo rodiklis yra Medžiagos panaudojimo santykis (MUR) — procentinė dalis pradinio lakšto, kuri tampa gatava detale.

Ši gairė apžvelgia technines strategijas, skirtas maksimaliai padidinti MUR, nuo „nano sujungimų“ taikymo tankesniam išdėstymui iki „aktyvaus greičio valdymo“ jutiklių naudojimo defektams realiu laiku prevencijuoti. Pereinant nuo paprasto atliekų šalinimo prie inžinerinių atliekų mažinimo sprendimų, išspaudimo operacijos gali grąžinti didelę pelno maržą.

Optimalizavimo strategija 1: Išplėstinis dalių išdėstymas ir medžiagos panaudojimas

Didžiausia galimybė sumažinti atliekas yra juostos išdėstymo projektavime. Detalių išdėstymas reikšminga praktika, kai detalės išdėstomos ant metalinės juostos taip, kad būtų sumažinta tuščia erdvė (tarpas) tarp jų. Nors standartiniai „vienos eilės“ išdėstymai yra paprasti suprojektuoti, dažnai jie palieka pernelyg daug skeleto atliekų. Išplėstinės strategijos, tokios kaip „dviejų eilės“ arba „suinterliukuotas“ išdėstymas“, gali padidinti medžiagos panaudojimą 5–15 %, tiesiogiai veikiant pelningumui.

Galinga technika apima tikslios formos išdėstymą naudojant šiuolaikines technologijas, pvz., nano sujungimus . Kaip detalizuoja tokios pramonės lyderės kaip TRUMPF, nano sujungimai yra mažyčiai laikantys iškišimai, kurie sujungia detalę su juosta, pakeisdami didesnius tradicinius mikro sujungimus. Kadangi šie iškišimai yra minimalūs, detalės gali būti išdėstytos tiesiogiai viena šalia kitos, nekildinant pavojingo susidūrimo ar išslydimo rizikos. Šis artumas leidžia žymiai tankesnį išdėstymą, sumažinant reikalingą tarpą tarp detalių ir efektyviai išgaunant daugiau produktų iš kiekvieno ritinio.

Kitas sofistikatuotas požiūris yra detalių mišrus išdėstymas , kur mažesnis, kitoks komponentas išspaudžiamas iš didesnės detalės atliekamo plono skardos likučio. ESI Engineering Specialties pateikia klasikinį pavyzdį: akvalango įrangos gamintojas per metus pagamina 20 000 D žiedų. Inžinieriai suprato, kad iš didesnio žiedo vidinio „D“ išpjovimo – medžiagos, kuri kitaip būtų išmetama – galima išspaudžiant pagaminti mažesnį žiedą, panashų į poveržlę. Taip vienos detalės medžiagai suteikiamas antras naudingas produktas. Tačiau čia taikoma svarbi taisyklė: didesnės detalės gamybos apimtis turi būti lygi arba didesnė už mažesnės, įdėtos detalės apimtį, kad nebūtų kaupiama nereikalingų detalių atsargų.

Pagrindinis sąrašas juostos išdėstymo peržiūrai

• Tarpinės dalies plotis: Ar tinkamai parinktas tiltelio plotis atsižvelgiant į medžiagos storį?
• Grūdelių kryptis: Ar lenkimo kryptis statmena pluoštų krypčiai, kad būtų išvengta įtrūkimų?
• Detalės pasukimas: Ar pasukus detalę 180 laipsnių galima pasiekti tarpusavyje tinkantį išdėstymą?
• Mišrus išdėstymas: Ar BOM (medžiagų sąraše) yra mažesnė detalė, kuri tilptų į atliekamą zoną?

Optimalizavimo strategija 2: Įrankių konstrukcija ir inžineriniai sprendimai

Kai išdėstymas yra optimizuotas, dėmesys nukreipiamas į fizinį įrankį. Progresyvus šablavimo dizainas suteikia unikalią galimybę atkurti medžiagą naudojant „atliekų įrankius“ arba „atkūrimo įrankius“. Atliekų įrankis – tai antrinis įrankis, specialiai sukurtas skirti šiukšlėms (atliekoms), kurias sukuria pagrindinė operacija, ir išspausdinti iš jų naudinguosius detalių. Nors tai padidina įrankių kainą, ilguoju laikotarpiu taupymas didelėse serijose dažnai pateisina investicijas.

Tolydžiai gamybai kai kurie lyginimo įrenginiai naudoja „siuvimo“ atliekas . Kaip pažymėta techniniuose straipsniuose žurnale The Fabricator, atliekų gabalus kartais galima mechaniniu būdu sujungti (naudojant slėgio užraktus ar panašius įrenginius), kad būtų sukurta nuolatinė juosta, kuri gali būti paduodama į antrinį progresyvųjį įrankį. Šis kūrybiškas inžinerijos sprendimas leidžia automatizuoti anksčiau laisvai mėtomų atliekų padavimą. Tačiau inžinieriai turi būti atsargūs plastiškumo sustiprėjimo . Metalas, kuris jau buvo deformuotas arba temptas pirmojoje operacijoje, gali prarasti plastiškumą, todėl tampa netinkamas giliai ištemptiems antriniams detaliams. Jis labiausiai tinka paprastiems laikikliams ar plokščioms detalėms.

Prieš imantis kietojo plieno gamybos, būtina patvirtinti šiuos sudėtingus įrankių projektavimo sprendimus. Būtent čia svarbu bendradarbiauti su gebėjimais orientuotu gamintoju. Tokios kompanijos kaip Shaoyi Metal Technology pasiūlymas visapusiškus spaudimo sprendimus kuriuos užtikrina perėjimą nuo greito prototipavimo prie masinės gamybos. Pasinaudojant jų gebėjimu pristatyti patvirtintus prototipus vos per penkias dienas, inžinieriai gali ankstyvoje projektavimo stadijoje išbandyti medžiagų tekėjimą ir dalių išdėstymo galimybes, užtikrindami, kad drastiškos atliekų mažinimo strategijos yra tinkamos didelės apimties automobilių standartams (IATF 16949).

Optimalizavimo strategija 3: Defektų prevencija ir proceso valdymas

Avtiekos – tai ne tik liekanos, kurios lieka po operacijos; tai taip pat dalys, kurias mes išmetame. Svarbu skirti projektuojamas atliekas (vidiniai organai) ir gamybos atliekas (defektūs komponentai) yra svarbūs. Nors inžinerinė šiukšlė yra konstrukcinis pasirinkimas, gamybinė šiukšlė yra proceso gedimas. Dažni defektai, tokie kaip šlamšto traukimas —kai išpjaunamas gabalėlis prikibęs prie skylėklo paviršiaus ir pažeidžia kitą detalę—gali sugadinti tūkstančius detalių, jei nepastebėti.

Tam, kad su tuo kovotų, gamintojai vis dažniau naudoja įformos jutiklių technologiją . Šiuolaikinės sistemos, tokios kaip Aktyviojo greičio valdymas , kurį pabrėžia TRUMPF, naudoja jutiklius procesų spinduliavimui stebėti ir automatiškai reguliuoti padavimo greitį. Jei sistema aptinka galimą problemą, pvz., netinkamai formuojamą lydalį arba neišmetamą gabalėlį, ji gali nedelsiant pataisyti parametrus ar sustabdyti presą. Tai keičia paradigmas nuo „kokybės tikrinimo po fakto“ (netinkamų detalių rūšiavimo po gamybos) link „kokybės gamybos viduje“.

Kitas įrankis, leidžiantis sumažinti gamybinę šiukšlę, yra Vaizdo sistemos ir Drop & Cut technologija. Likusiems lakštam – ritulių ar karkasų galams, kurie vis dar turi naudingo ploto, – kamerų sistemos gali uždėti detalių grafiką ant vaizdo srauto ekrane. Operatoriai tuomet gali vilkti ir mesti skaitmeninius dalių failus ant likusios medžiagos, kad iškart išpjautų atsargines dalis. Tai užtikrina, kad net „neišnaudojami“ ritulių galai prisidėtų prie pajamų, o ne patektų į perdirbimui skirtą konteinerį.

Optimalizavimo strategija 4: Projektavimas gamybai (DFM)

Panašiausias laikas sumažinti atliekas yra dar prieš sukurdant formą. Daugiau dėmesio skiriant gamybai (DFM) reikalauja bendradarbiavimo tarp produktų konstruktorių ir presavimo inžinierių, kad adaptuotų komponentų geometriją standartinėms juostų plotims. Dažnai nedidelis pakeitimas – pvz., flančio pločio sumažinimas 2 mm arba kampo spindulio keitimas – leidžia daliai tilpti siauresniame standartiniame ritulyje arba glaudžiau išsidėstyti šalia kitos detalės.

Medžiagos parinkimas taip pat turi reikšmės. Inžinieriai turėtų įvertinti, ar detalę galima presuoti vietoj to, kad ją apdirbtų staklėmis . Apdirbimas yra atimties procesas, kurio metu iki 80 % bloko virsta drožlėmis (atliekomis). Kalibravimas, priešingai, yra tikslaus formos gaunamo proceso tipas. Kaip pastebi ESI, pakeitus apdirbamą detalę į kalibruotą ne tik radikaliai sumažinamas medžiagų švaistymas, bet dažnai taip pat pagerinamas gamybos greitis. Be to, projektuotojai privalo laikytis grūdelių kryptis . Detalės orientavimas juostoje tik maksimaliai susigrupinant, neatsižvelgiant į pluošto kryptį, lenkimo metu gali sukelti įtrūkimus, dėl ko tą partiją visiškai reikės išmesti. Subalansuotas DFM požiūris sveria medžiagos taupymą prieš proceso patikimumą.

Išvada: Atliekas paversti pelnu

Atliekų mažinimas metalo lyginimo procese yra daugiadisciplininis iššūkis, kuris apdovanoja tikslumą ir kūrybiškumą. Atsisakius požiūrio, kad atliekos yra tik „verslo vykdymo sąnaudos“, gamintojai gali atskleisti reikšmingas paslėptas pelno galimybes. Pažangios komplektavimo strategijos, tokios kaip nano sujungimai, šalutinių produktų kūrimas per atkūrimo įrankius bei protingų jutiklių diegimas sukuria patikimą sistemą, kurioje medžiagos panaudojimas maksimalizuojamas.

Sėkmė reikalauja minties pokyčio: kiekvienas ritės kvadratinis colis turi būti laikomas potencialiais pajamomis. Nepriklausomai nuo nedidelių DFM pakeitimų, leidžiančių geriau supakuoti detalis, ar investicijų į protingus presų valdymo sprendimus, kurie užkerta kelią tūkstančiams defektų, tikslas lieka tas pats – maksimaliai padidinti medžiagos panaudojimo santykį (MUR) ir užtikrinti, kad vienintelis iš gamyklos išeinantis metalas būtų aukštos kokybės, parduodamos detalės.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Koks skirtumas tarp atliekų ir šiukšlių metalo lyginime?

Nors šie terminai často naudojami sinonimai, „metallos lupa“ tipičai reiška recikluojamą metalą (pavyzdžiui, skeletinę stripą ar organų), kuris parduodant turi residualinę monetarą vertę. „Atlieka“ ar „svetimas“ paprastai reiška nerecikluojamas materias ar resursas, kurie nėra atkūrimo vertės. Lean gamybos kontekste, tačiau, kiekvienas kupertas, bet neparduotas produktas materias yra atsizvelgiamas kaip atlieka, kurią reikia minimalizavati.

2. Kaip detales komponovka redukuoja materias kostas?

Komponovka optimalizuje detalesų komponovką metalinėje stripo, minimalizuojant tuščią vietą midžu jais. Naudojant technikas, kaip detalesų interlocking, rotaciją, ar umestų detalesų umestų detalesų lupa zonose, gamybininkai galia gaminti daugiau detalesų per koylą. Kad materias kostas často reprezentuoja 50–70% totalines detales kostas, palaistymas detalesų-per-koylą tiešiai redukuoja vienetas kostas.

3. Kokie často atsirandami defektai, kurie sukelia metallos lupas štampavime?

Často atsirandami defektai, kurie veda į nepriimtinas detales (produkcijos metallos lupas) įskaitant šlamšto traukimas (kur atliekos medžiaga yra įtraukta atgal į formą), užlaidai (aštrūs kraštai dėl prastos formos ar netinkamo tarpelio), skilimas/įtrūkimai (dažnai dėl grūdelių krypties problemų), ir vyniojimas . Tai išvengti reikia reguliariai prižiūrėti formas ir stebėti procesą.

4. Kas yra atliekų forma arba atkūrimo forma?

Ateilkų forma, taip pat žinoma kaip atkūrimo forma, yra specializuotas lyginimo įrankis, skirtas pagaminti mažesnę, atskirą detalę, naudojant šiukšles (atliekas), atsiradusias iš pirminės lyginimo operacijos. Pavyzdžiui, iš automobilio langų rėmo išpjautas metalas gali būti paduodamas į atliekų formą, kad būtų pagaminta nedidelė kabliukas, efektyviai gaunant nemokamą medžiagą antrinei daliai.

5. Kaip grūdelių kryptis veikia atliekų kiekius?

Metalo ritulys turi „tekstūrą“, panašią į medienos, kuri susidaro valcavimo metu. Lankstant metalą lygiagrečiai su tekstūra, lankstymo išorinėje pusėje gali atsirasti įtrūkimų, dėl kurių detalės gali būti atmestos. Projektuojant juostos išdėstymą taip, kad svarbūs lankstymai vyktų statmenai arba skersai tekstūros, šie įtrūkimai išvengiami, net jei tai reiškia šiek tiek mažesnį optimalumą dėl mažesnio išdėstymo tankio.