Zmanjševanje odpadkov pri kovinskih žiganjih: 5 tehničnih strategij za rentabilnost

POVZETEK

Zmanjševanje odpadkov pri kovinskem žiganju ni le naloga za vzdrževanje urejenosti; gre za najučinkovitejši dejavnik za povečanje rentabilnosti, saj sirovine običajno predstavljajo 50–70 % skupnih stroškov izdelave delov. Da bi se izguba spremenila iz fiksnih stroškov v konkurenčno prednost, morajo proizvajalci uporabiti trojni pristop: Načrtovanje izdelka (DFM) , Optimizacija orodja (kot so napredno razporejanje in pridobivanje ostankov), ter Kontrola procesa (nadzor na podlagi senzorjev). Glavni merilni kriterij uspeha je Razmerje izkoriščenja materiala (MUR) —odstotek surove pločevine, ki postane končni del.

Ta priročnik obravnava tehnične strategije za maksimiranje MUR-ja, od uvedbe »nano spojk« za tesnejše razporejanje do uporabe senzorjev s »aktivnim nadzorom hitrosti«, ki preprečujejo napake v realnem času. S prehodom od osnovnega odstranjevanja odpadkov k inženirskemu zmanjševanju izgub lahko žigalne operacije dosežejo pomembna poboljšanja marže.

Strategija optimizacije 1: Napredno postavljanje in izkoriščanje materiala

Najbolj neposredna priložnost za zmanjšanje odpadkov je v inženiringu postavitve traku. Razporeditev se nanaša na razporeditev delov na kovinski trak tako, da se zmanjša prazni prostor (reža) med njimi. Čeprav so standardne postavitve »ena po ena« preproste za oblikovanje, pogosto pustijo preveliko količino skeletnega odpadka. Napredne strategije, kot so postavitve »dve po dve« ali »zaklenjene«, lahko povečajo izkoriščanje materiala za 5–15 %, kar neposredno vpliva na končni rezultat.

Močna tehnika vključuje postavitev po točni obliki uporabo sodobnih tehnologij, kot je nano spoji . Kot podrobno pojasnjujejo vodilni igralci v panogi, kot je TRUMPF, so nano spoji majhni pripravki za držanje, ki povežejo del s trakom in nadomeščajo večje tradicionalne mikro spoje. Ker so ti pripravki minimalni, lahko dele postavimo neposredno obsebno brez tveganja izpada ali trčenja. Ta bližina omogoča bistveno tesnejše razporeditve, kar zmanjša širino rebra med deli in učinkovito iz vsakega tulca pridobimo več izdelkov.

Drugi sofisticirani pristop je razporejanje mešanih delov , kjer se manjši, drugačen del izrezuje iz odpadnega območja večjega dela. Klasičen primer, ki navajajo pri ESI Engineering Specialties, vključuje proizvajalca opreme za potapanje, ki proizvaja 20.000 D-obročev na leto. Inženirji so ugotovili, da lahko iz notranjega izrezanega 'D' območja večjega obroča izrežejo manjši, podoben podložnemu obroču del—material, ki bi sicer odpadel. S tem so učinkovito dobili dva dela za materialne stroške enega. Vendar velja pomembno pravilo: proizvodna količina večjega dela mora biti enaka ali večja od količine manjšega, vstavljenega dela, da se prepreči kopičenje zalog nepotrebnih komponent.

Ključna kontrolna lista za pregled razporeditve traku

• Širina mostu: Ali je širina rebra optimizirana za debelino materiala?
• Smer zrna: Ali so upogi usmerjeni pravokotno na zrno, da se prepreči razpokanje?
• Rotacija dela: Ali omogoča obrtitev dela za 180 stopinj medsebojno zaklepanje?
• Mešano vstavljanje: Ali obstaja manjši del v BOM-u, ki se ujema z odpadnim območju?

Strategija optimizacije 2: Konstrukcija in inženirske rešitve orodij

Ko je postavitev optimizirana, se pozornost preusmeri na dejansko orodje. Progresivni orodni načrt ponuja edinstvene priložnosti za povrnitev materiala s pomočjo »odpadnih orodij« ali »reciklažnih orodij«. Odpadno orodje je sekundarno orodje, ki je posebej zasnovano za sprejem odpadkov (odpadka), nastalega pri primarni operaciji, in iz njega izdelavo uporabnega dela. Čeprav to poveča stroške orodij, dolgoročne prihranke pri serijah visoke količine pogosto upravičijo naložbo.

Za neprekinjeno proizvodnjo nekateri stiskalniški obrati uporabljajo tehniko "šivanja" odpadkov . Kot opažajo v tehničnih razpravah na The Fabricator, lahko kosovne odpadke včasih mehansko spojimo skupaj (z zaklepali ali podobnimi napravami), da ustvarimo neprekinjen trak, ki ga je mogoče vnašati v sekundarno progresivno orodje. Ta ustvarjalna inženirska rešitev omogoča avtomatizirano vnašanje tistega, kar je prej bilo raztreseni odpadek. Inženirji pa morajo biti previdni glede utrujanja materiala . Kovina, ki je bila že oblikovana ali napeta pri prvi operaciji, lahko izgubi raztegljivost, kar jo naredi neustrezno za globoko vlečene sekundarne dele. Najbolj primerna je za preproste nosilce ali ravne komponente.

Preverjanje teh kompleksnih konceptov orodij, preden se odločimo za trdo jeklo, je ključnega pomena. Tukaj postane sodelovanje s proizvajalcem, usmerjenim na zmogljivosti, bistveno. Podjetja kot so Shaoyi Metal Technology ponujamo celovite rešitve za žigosanje ki premostijo vrzel med hitrim prototipiranjem in masovno proizvodnjo. Z izkoriščanjem njihove sposobnosti dostave kvalificiranih prototipov v roku le petih dni lahko inženirji že v zgodnji fazi načrtovanja preizkušajo tok materiala in učinkovitost razporeditve, s čimer zagotovijo, da so agresivne strategije zmanjševanja odpadkov izvedljive glede na standarde visokoserijske avtomobilske proizvodnje (IATF 16949).

Strategija optimizacije 3: Preprečevanje napak in nadzor procesa

Odpadki niso le okostnjak, ki ostane za sabo; gre tudi za dele, ki jih zavrzete. Treba je ločiti med načrtovalnim odpadkom (stranski produkti) in proizvodnim odpadkom (napačni deli) je pomembno. Medtem ko je inženirski odpadek odločitev pri načrtovanju, je proizvodni odpadek napaka v procesu. Pogoste napake, kot so izvlačenje puščav —kjer se izrezan kos prilepi na obraz rezila in poškoduje naslednji del—lahko uničijo tisoče delov, če jih ne odkrijejo.

Za boj proti temu proizvajalci vse pogosteje uvajajo tehnologijo senzorjev v orodju . Sodobni sistemi, kot je Aktivni nadzor hitrosti , ki ga poudarja TRUMPF, uporabljajo senzorje za spremljanje sevanja procesa in samodejno uravnavajo hitrosti podajanja. Če sistem zazna morebitno težavo, kot je npr. talina, ki se ne oblikuje pravilno, ali izrezan kos, ki se ne izvrže, lahko takoj prilagodi parametre ali ustavi stiskalnico. To spremeni paradigmo od »nadzora kakovosti« (razvrščanja slabih delov po dejstvu) k »proizvajanju kakovosti znotraj procesa«.

Drugo orodje za zmanjševanje proizvodnega odpadka je uvedba Sistemi za vid in Drop & Cut tehnologija. Za preostanke listov—konce bobnov ali okvirjev, ki še vedno imajo uporabno površino—sistemski kamere lahko prekrivajo delovne grafe na živo sliko lista. Delavci lahko nato s povleci in spusti digitalne datoteke delov postavijo na preostanek materiala, da takoj izrežejo nadomestne dele. To zagotavlja, da celo "neuporabni" konci bobnov prispevajo k prihodkom namesto da bi šli v recikliranje.

Strategija optimizacije 4: Oblikovanje za izdelavo (DFM)

Najstroškovno učinkovit čas za zmanjšanje odpadkov je preden je kdo sploh izdelal kalup. Načrtovanje za izdelovanje (DFM) vkljuje sodelovanje med oblikovalci izdelkov in inženirji za žigosanje, da prilagodijo geometrijo komponent standardnim širinam trakov. Pogosto lahko majav sprememba—kot je zmanjšanje širine flanca za 2 mm ali sprememba kotnega radija—dovoli, da se del ujema na ožji standardni boben ali da se tesneje ujema z sosednjim delom.

Izbira materiala tudi igra pomembno vlogo. Inženirji morajo oceniti, ali se da del žigati namesto obdelati na stroju . Obdelava z odstranjevanjem materiala lahko pretvori do 80 % bloka v trun (odpadki). V nasprotju s tem je žiganje postopek oblikovanja neto oblike. Kot opaža ESI, pretvorba obdelane komponente v izdelek, izdelan s postopkom žiganja, ne le znatno zmanjša odpadka materiala, temveč pogosto tudi izboljša hitrost proizvodnje. Poleg tega morajo načrtovalci upoštevati smer zrna . Usmeritev dela na traku izključno za največjo izkoriščenost pločevine, brez upoštevanja smeri vlaken, lahko povzroči razpoke med likanjem, kar ima za posledico 100-odstotno zavrnitev celotne serije. Uračunani pristop k oblikovanju za izdelavo tehtno tehta prihranke materiala proti zanesljivosti procesa.

Zaključek: Pretvorba odpadkov v dobiček

Zmanjševanje odpadkov pri kovinskih žiganjih je večodsevna izziv, ki nagrajuje natančnost in ustvarjalnost. S prenehanjem pogleda, da je odpadek zgolj »strošek poslovanja«, lahko proizvajalci odkrijejo pomembne skrite dobičke. Integracija naprednih strategij razporejanja, kot so nano spojke, ustvarjalna ponovna uporaba ostankov s pomočjo vlečnih kalibrov in namestitev pametnih senzorjev ustvari trdno sistem, kjer se izkoristek materiala maksimizira.

Uspeh zahteva spremembo v miselnosti: vsak kvadratni centimeter tuljave moramo videti kot potencialen prihodek. Ne glede na manjše spremembe v oblikovanju za izdelavo (DFM), ki omogočajo boljše razporejanje, ali investicijo v pametne nadzorne sisteme preš, ki preprečujejo tisoče napak, ostaja cilj enak – maksimizirati razmerje izkoriščenja materiala (MUR) in zagotoviti, da je edini kovinski material, ki zapušča tovarno, v obliki kakovostnih, prodajnih delov.

Pogosta vprašanja

1. Kaka je razlika med odpadkom in odpadom pri kovinskem žiganju?

Čeprav se izrazi pogosto uporabljajo zamenljivo, »odpadki« običajno pomenijo reciklirano kovino (kot je trak iz okvirja ali notranjosti), ki ima ob prodaji prodajalcu neko ostanko denarne vrednosti. »Odpad« ali »smeti« običajno pomenijo nepredelovalne materiale ali vire, ki nimajo vrednosti za obnovitev. V kontekstu učinkovite proizvodnje pa se vsak kupljen material, ki ni prodan kot izdelek, šteje za odpad, ki ga je treba zmanjšati.

2. Kako zmanjšuje razporeditev delov stroške materiala?

Razporeditev optimizira postavitev delov na kovinskem traku, da zmanjša prazne prostore med njimi. Z uporabo tehnik, kot je zaklep delov, zasukanje ali postavitev manjših delov v območja odpadkov večjih delov, lahko proizvajalniki iz enega bobina izdelajo več delov. Ker stroški materiala pogosto predstavljajo 50–70 % skupnih stroškov dela, povečanje števila delov na bobinu neposredno zmanjšuje strošek enote.

3. Kateri so najpogostejši napaki, ki povzročijo odpadke pri žaganju?

Pogoste napake, ki vodijo do zavrnjenih delov (proizvodni odpadki), vključujejo izvlačenje puščav (kjer se odpadni material vleče nazaj v orodje), drobovi (ostrine robov zaradi obrabljenega orodja ali neustrezne reže), razpokanje/upočasnitev (pogosto zaradi težav s smerjo vlaken), in gubanje . Za preprečevanje teh pojavov je potrebno redno vzdrževanje orodij in spremljanje procesa.

4. Kaj je orodje za odpadke oziroma orodje za reciklažo?

Orodje za odpadke, imenovano tudi orodje za reciklažo, je specializirano žonglirno orodje, ki omogoča izdelavo manjšega, ločenega dela z uporabo odpadnega materiala (odpadkov), ki nastane pri primarni žonglirni operaciji. Na primer, kovinski odrezek iz okvirja avtomobilskega okna se lahko ponovno uporabi v orodju za odpadke za izdelavo majhnega nosilca, kar učinkovito pomeni brezplačen material za sekundarni del.

5. Kako smer vlaken vpliva na delež odpadkov?

Kovinski trak ima »vlakno«, podobno lesu, ki nastane med valjnim postopkom. Upogibanje kovine vzporedno z vlaknom lahko povzroči razpoke na zunanjem delu upogiba, kar vodi do zavrnjenih delov. Če se pri oblikovanju postavitve traku poskrbi, da se ključna upogibanja dogajajo pravokotno na vlakno oziroma čez vlakno, se temu prepreči razpoke, tudi če to pomeni nekoliko manj optimalno gostoto razporeditve.