cetakan otomatis

Pabrik pengecoran semakin mengadopsi otomatisasi proses berbasis data untuk mencapai tujuan jangka panjang dengan kualitas yang lebih tinggi, lebih sedikit limbah, waktu aktif maksimum, dan biaya minimal. Sinkronisasi digital yang terintegrasi penuh dari proses penuangan dan pencetakan (pengecoran tanpa sambungan) sangat berharga bagi pabrik pengecoran yang menghadapi tantangan produksi tepat waktu, waktu siklus yang berkurang, dan perubahan model yang lebih sering. Dengan sistem pencetakan dan pengecoran otomatis yang terhubung secara mulus, proses pengecoran menjadi lebih cepat dan komponen berkualitas tinggi diproduksi secara lebih konsisten. Proses penuangan otomatis mencakup pemantauan suhu penuangan, serta pemberian bahan inokulasi dan pemeriksaan setiap cetakan. Ini meningkatkan kualitas setiap pengecoran dan mengurangi tingkat skrap. Otomatisasi komprehensif ini juga mengurangi kebutuhan operator dengan pengalaman khusus selama bertahun-tahun. Operasi juga menjadi lebih aman karena lebih sedikit pekerja yang terlibat secara keseluruhan. Visi ini bukanlah visi masa depan; Ini sedang terjadi sekarang. Alat-alat seperti otomatisasi pabrik pengecoran dan robotika, pengumpulan dan analisis data telah berkembang selama beberapa dekade, tetapi kemajuan telah dipercepat baru-baru ini dengan pengembangan komputasi berkinerja tinggi yang terjangkau dan sensor jaringan Industri 4.0 yang canggih serta sistem kontrol yang kompatibel. Solusi dan mitra kini memungkinkan pabrik pengecoran untuk menciptakan infrastruktur yang tangguh dan cerdas guna mendukung proyek yang lebih ambisius, dengan menyatukan beberapa subproses yang sebelumnya independen untuk mengoordinasikan upaya mereka. Menyimpan dan menganalisis data proses yang dikumpulkan oleh sistem terintegrasi otomatis ini juga membuka pintu menuju siklus perbaikan berkelanjutan yang didorong oleh data. Pabrik pengecoran dapat mengumpulkan dan menganalisis parameter proses dengan memeriksa data historis untuk menemukan korelasi antara parameter tersebut dan hasil proses. Proses otomatis kemudian menyediakan lingkungan yang transparan di mana setiap perbaikan yang diidentifikasi oleh analisis dapat diuji, divalidasi, dan, jika memungkinkan, diimplementasikan secara menyeluruh dan cepat.
Tantangan Pencetakan Tanpa Sambungan Karena tren produksi tepat waktu, pelanggan yang menggunakan lini pencetakan DISAMATIC® sering kali harus sering mengganti model di antara batch kecil. Dengan menggunakan peralatan seperti Automatic Powder Changer (APC) atau Quick Powder Changer (QPC) dari DISA, templat dapat diganti hanya dalam waktu satu menit. Saat perubahan pola terjadi dengan kecepatan tinggi, hambatan dalam proses cenderung bergeser ke arah penuangan—waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkan tundish secara manual untuk menuang setelah perubahan pola. Pengecoran tanpa sambungan adalah cara terbaik untuk meningkatkan langkah proses pengecoran ini. Meskipun pengecoran sering kali sudah diotomatisasi sebagian, otomatisasi penuh memerlukan integrasi tanpa sambungan dari sistem kontrol lini pencetakan dan peralatan pengisian sehingga keduanya beroperasi sepenuhnya secara sinkron dalam semua situasi pengoperasian yang memungkinkan. Untuk mencapai hal ini dengan andal, unit penuangan harus tahu persis di mana aman untuk menuangkan cetakan berikutnya dan, jika perlu, menyesuaikan posisi unit pengisian. Mencapai pengisian otomatis yang efisien dalam proses produksi yang stabil dari cetakan yang sama tidaklah terlalu sulit. Setiap kali cetakan baru dibuat, kolom cetakan bergerak pada jarak yang sama (ketebalan cetakan). Dengan cara ini, unit pengisian dapat tetap berada di posisi yang sama, siap untuk mengisi cetakan kosong berikutnya setelah jalur produksi dihentikan. Hanya diperlukan sedikit penyesuaian pada posisi tuang untuk mengimbangi perubahan ketebalan cetakan yang disebabkan oleh perubahan kompresibilitas pasir. Kebutuhan akan penyesuaian halus ini baru-baru ini semakin berkurang berkat fitur jalur pencetakan baru yang memungkinkan posisi penuangan tetap lebih konsisten selama produksi yang konsisten. Setelah setiap penuangan selesai, jalur pencetakan bergerak satu langkah lagi, menempatkan cetakan kosong berikutnya di tempatnya untuk memulai penuangan berikutnya. Sementara ini terjadi, perangkat pengisian dapat diisi ulang. Saat mengubah model, ketebalan cetakan dapat berubah, yang memerlukan otomatisasi yang rumit. Tidak seperti proses sandbox horizontal, di mana ketinggian sandbox tetap, proses DISAMATIC® vertikal dapat menyesuaikan ketebalan cetakan dengan ketebalan yang tepat yang dibutuhkan untuk setiap set model guna mempertahankan rasio pasir terhadap besi yang konstan dan memperhitungkan ketinggian model. Ini merupakan manfaat utama dalam memastikan kualitas pengecoran dan pemanfaatan sumber daya yang optimal, tetapi ketebalan cetakan yang bervariasi membuat kontrol pengecoran otomatis menjadi lebih menantang. Setelah perubahan model, mesin DISAMATIC® mulai memproduksi cetakan batch berikutnya dengan ketebalan yang sama, tetapi mesin pengisi pada jalur tersebut masih mengisi cetakan model sebelumnya, yang mungkin memiliki ketebalan cetakan yang berbeda. Untuk mengatasi hal ini, jalur pencetakan dan pabrik pengisian harus bekerja mulus sebagai satu sistem yang tersinkronisasi, memproduksi cetakan dengan satu ketebalan dan menuangkan yang lain dengan aman. Penuangan mulus setelah perubahan pola. Setelah perubahan pola, ketebalan cetakan yang tersisa di antara mesin cetak tetap sama. Unit penuangan yang dibuat dari model sebelumnya tetap sama, tetapi karena cetakan baru yang keluar dari mesin cetak mungkin lebih tebal atau lebih tipis, seluruh rangkaian dapat maju pada jarak yang berbeda di setiap siklus – hingga ketebalan bentuk yang baru. Ini berarti bahwa dengan setiap langkah mesin cetak, sistem pengecoran mulus harus menyesuaikan posisi pengecoran sebagai persiapan untuk pengecoran berikutnya. Setelah cetakan batch sebelumnya dituang, ketebalan cetakan menjadi konstan lagi dan produksi yang stabil dilanjutkan. Misalnya, jika cetakan baru setebal 150 mm, bukan cetakan setebal 200 mm yang masih dituang sebelumnya, perangkat penuangan harus bergerak mundur 50 mm ke arah mesin cetak dengan setiap gerakan mesin cetak agar berada pada posisi penuangan yang benar. Agar pabrik penuangan bersiap untuk menuang saat kolom cetakan berhenti bergerak, pengendali pabrik pengisian harus tahu persis cetakan mana yang akan dituang dan kapan serta di mana cetakan akan tiba di area penuangan. Dengan menggunakan model baru yang menghasilkan cetakan tebal saat membuat cetakan tipis, sistem harus dapat membuat dua cetakan dalam satu siklus. Misalnya, saat membuat cetakan berdiameter 400 mm dan menuangkan cetakan berdiameter 200 mm, perangkat penuangan harus berjarak 200 mm dari mesin cetak untuk setiap cetakan yang dibuat. Pada titik tertentu, gerakan 400 mm akan mendorong dua cetakan berdiameter 200 mm yang tidak terisi keluar dari area penuangan yang memungkinkan. Dalam hal ini, mesin cetak harus menunggu hingga perangkat pengisian selesai menuangkan dua cetakan 200 mm sebelum beralih ke gerakan berikutnya. Atau, ketika membuat cetakan tipis, penuang harus dapat melewati penuangan sepenuhnya dalam siklus tersebut sambil tetap menuangkan cetakan tebal. Misalnya, ketika membuat cetakan berdiameter 200 mm dan menuangkan cetakan berdiameter 400 mm, menempatkan cetakan berdiameter 400 mm baru di area penuangan berarti bahwa dua cetakan berdiameter 200 mm perlu dibuat. Pelacakan, perhitungan, dan pertukaran data yang diperlukan untuk sistem pencetakan dan penuangan terintegrasi untuk menyediakan penuangan otomatis bebas masalah, seperti yang dijelaskan di atas, telah menghadirkan tantangan bagi banyak pemasok peralatan di masa lalu. Namun berkat mesin modern, sistem digital, dan praktik terbaik, penuangan yang mulus dapat (dan telah) dicapai dengan cepat dengan pengaturan minimal. Persyaratan utamanya adalah beberapa bentuk "akuntansi" dari proses tersebut, yang menyediakan informasi tentang lokasi setiap bentuk secara real time. Sistem Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) DISA mencapai tujuan ini dengan merekam setiap cetakan yang dibuat dan melacak pergerakannya melalui jalur produksi. Sebagai pengatur waktu proses, alat ini menghasilkan serangkaian aliran data bercap waktu yang menghitung posisi setiap cetakan dan noselnya pada jalur produksi setiap detik. Jika perlu, alat ini bertukar data secara waktu nyata dengan sistem kontrol pabrik pengisian dan sistem lain untuk mencapai sinkronisasi yang tepat. Sistem DISA mengekstrak data penting untuk setiap cetakan dari basis data CIM, seperti ketebalan cetakan dan dapat/tidak dapat dituang, dan mengirimkannya ke sistem kontrol pabrik pengisian. Dengan menggunakan data akurat ini (yang dihasilkan setelah cetakan diekstrusi), penuang dapat menggerakkan rakitan penuangan ke posisi yang benar sebelum cetakan tiba, dan kemudian mulai membuka batang penghenti saat cetakan masih bergerak. Cetakan tiba tepat waktu untuk menerima besi dari pabrik penuangan. Waktu yang ideal ini sangat penting, yaitu lelehan mencapai cangkir penuangan secara akurat. Waktu penuangan merupakan hambatan produktivitas yang umum, dan dengan mengatur waktu dimulainya penuangan dengan tepat, waktu siklus dapat dikurangi hingga beberapa persepuluh detik. Sistem pencetakan DISA juga mentransfer data yang relevan dari mesin cetak, seperti ukuran cetakan saat ini dan tekanan injeksi, serta data proses yang lebih luas seperti kompresibilitas pasir, ke Monitizer®|CIM. Pada gilirannya, Monitizer®|CIM menerima dan menyimpan parameter kritis kualitas untuk setiap cetakan dari pabrik pengisian, seperti suhu tuang, waktu tuang, dan keberhasilan proses tuang dan inokulasi. Ini memungkinkan masing-masing bentuk ditandai sebagai buruk dan dipisahkan sebelum dicampur dalam sistem pengocok. Selain mengotomatiskan mesin cetak, jalur cetak, dan pengecoran, Monitizer®|CIM menyediakan kerangka kerja yang sesuai dengan Industri 4.0 untuk akuisisi, penyimpanan, pelaporan, dan analisis. Manajemen pengecoran dapat melihat laporan terperinci dan menelusuri data untuk melacak masalah kualitas dan mendorong potensi perbaikan. Pengalaman Pengecoran Mulus Ortrander Ortrander Eisenhütte adalah pengecoran milik keluarga di Jerman yang mengkhususkan diri dalam produksi coran besi volume menengah dan berkualitas tinggi untuk komponen otomotif, kompor kayu tugas berat dan infrastruktur, dan suku cadang mesin umum. Pabrik pengecoran tersebut memproduksi besi abu-abu, besi ulet, dan besi grafit padat serta memproduksi sekitar 27.000 ton coran berkualitas tinggi per tahun, yang beroperasi dua shift lima hari seminggu. Ortrander mengoperasikan empat tungku peleburan induksi 6 ton dan tiga jalur pencetakan DISA, yang memproduksi sekitar 100 ton coran per hari. Ini termasuk produksi singkat selama satu jam, terkadang kurang untuk klien penting, sehingga templat harus sering diubah. Untuk mengoptimalkan kualitas dan efisiensi, CEO Bernd H. Williams-Book telah menginvestasikan sumber daya yang signifikan dalam menerapkan otomatisasi dan analitik. Langkah pertama adalah mengotomatiskan proses peleburan dan pemberian dosis besi, meningkatkan tiga tungku pengecoran yang ada menggunakan sistem pourTECH terbaru, yang mencakup teknologi laser 3D, inkubasi, dan kontrol suhu. Tungku, jalur pencetakan, dan pengecoran sekarang dikontrol dan disinkronkan secara digital, yang beroperasi hampir sepenuhnya secara otomatis. Ketika mesin cetak mengubah model, pengontrol tuang pourTECH meminta sistem DISA Monitizer®|CIM untuk dimensi cetakan baru. Berdasarkan data DISA, pengontrol tuang menghitung di mana harus menempatkan simpul tuang untuk setiap tuangan. Pengontrol ini mengetahui dengan tepat kapan cetakan baru pertama tiba di pabrik pengisian dan secara otomatis beralih ke urutan tuangan yang baru. Jika jig mencapai akhir langkahnya kapan saja, mesin DISAMATIC® berhenti dan jig secara otomatis kembali. Saat cetakan baru pertama dikeluarkan dari mesin, operator akan diberi tahu sehingga ia dapat memeriksa secara visual bahwa cetakan berada di posisi yang benar. Manfaat pengecoran tanpa sambungan Proses pengecoran tangan tradisional atau sistem otomatis yang kurang rumit dapat mengakibatkan hilangnya waktu produksi selama perubahan model, yang tidak dapat dihindari bahkan dengan perubahan cetakan yang cepat pada mesin cetak. Menyetel ulang penuang dan cetakan tuang secara manual lebih lambat, memerlukan lebih banyak operator, dan rentan terhadap kesalahan seperti flare. Ortrander menemukan bahwa saat membotolkan dengan tangan, karyawannya akhirnya menjadi lelah, kehilangan konsentrasi, dan membuat kesalahan, seperti mengendur. Integrasi pencetakan dan penuangan yang tanpa sambungan memungkinkan proses yang lebih cepat, lebih konsisten, dan berkualitas lebih tinggi sekaligus mengurangi pemborosan dan waktu henti. Dengan Ortrander, pengisian otomatis menghilangkan waktu tiga menit yang sebelumnya diperlukan untuk menyesuaikan posisi unit pengisian selama perubahan model. Seluruh proses konversi biasanya memakan waktu 4,5 menit, kata Tn. Williams-Book. Sekarang, kurang dari dua menit. Dengan mengganti antara 8 dan 12 model per shift, karyawan Ortrander kini menghabiskan waktu sekitar 30 menit per shift, setengah dari sebelumnya. Kualitas ditingkatkan melalui konsistensi yang lebih baik dan kemampuan untuk terus mengoptimalkan proses. Ortrander mengurangi limbah sekitar 20% dengan memperkenalkan pengecoran tanpa sambungan. Selain mengurangi waktu henti saat mengganti model, seluruh jalur pencetakan dan penuangan hanya membutuhkan dua orang, bukan tiga orang sebelumnya. Pada beberapa shift, tiga orang dapat mengoperasikan dua jalur produksi lengkap. Hampir semua pekerja ini melakukan pemantauan: selain memilih model berikutnya, mengelola campuran pasir, dan mengangkut lelehan, mereka memiliki sedikit tugas manual. Manfaat lainnya adalah berkurangnya kebutuhan akan karyawan berpengalaman, yang sulit ditemukan. Meskipun otomatisasi memerlukan pelatihan operator, otomatisasi memberi orang informasi proses penting yang mereka butuhkan untuk membuat keputusan yang baik. Di masa mendatang, mesin dapat membuat semua keputusan. Dividen data dari pengecoran tanpa sambungan Ketika mencoba meningkatkan suatu proses, pabrik pengecoran sering berkata, "Kami melakukan hal yang sama dengan cara yang sama, tetapi dengan hasil yang berbeda." Jadi mereka melakukan pengecoran pada suhu dan level yang sama selama 10 detik, tetapi beberapa pengecoran bagus dan beberapa buruk. Dengan menambahkan sensor otomatis, mengumpulkan data bercap waktu pada setiap parameter proses, dan memantau hasil, sistem pengecoran tanpa sambungan yang terintegrasi menciptakan rantai data proses terkait, sehingga memudahkan untuk mengidentifikasi akar penyebab ketika kualitas mulai menurun. Misalnya, jika terjadi inklusi yang tidak terduga pada sekumpulan cakram rem, manajer dapat dengan cepat memeriksa apakah parameter berada dalam batas yang dapat diterima. Karena pengontrol untuk mesin cetak, pabrik pengecoran, dan fungsi lain seperti tungku dan pencampur pasir bekerja sama, data yang mereka hasilkan dapat dianalisis untuk mengidentifikasi hubungan di seluruh proses, dari sifat pasir hingga kualitas permukaan akhir pengecoran. Salah satu contoh yang mungkin adalah bagaimana level tuang dan suhu memengaruhi pengisian cetakan untuk setiap model individual. Basis data yang dihasilkan juga meletakkan dasar untuk penggunaan teknik analisis otomatis di masa mendatang seperti pembelajaran mesin dan kecerdasan buatan (AI) untuk mengoptimalkan proses. Ortrander mengumpulkan data proses secara real-time melalui antarmuka mesin, pengukuran sensor, dan sampel uji. Untuk setiap pengecoran cetakan, sekitar seribu parameter dikumpulkan. Sebelumnya, alat ini hanya mencatat waktu yang dibutuhkan untuk setiap penuangan, tetapi sekarang alat ini mengetahui dengan tepat berapa level nosel penuangan setiap detik, yang memungkinkan personel berpengalaman untuk memeriksa bagaimana parameter ini memengaruhi indikator lain, serta kualitas akhir pengecoran. Apakah cairan terkuras dari nosel penuangan saat cetakan sedang diisi, atau apakah nosel penuangan diisi hingga level yang hampir konstan selama pengisian? Ortrander memproduksi tiga hingga lima juta cetakan setahun dan telah mengumpulkan sejumlah besar data. Ortrander juga menyimpan beberapa gambar dari setiap penuangan dalam basis data pourTECH jika terjadi masalah kualitas. Menemukan cara untuk menilai gambar-gambar ini secara otomatis adalah tujuan masa depan. Kesimpulan. Pembentukan dan penuangan otomatis yang simultan menghasilkan proses yang lebih cepat, kualitas yang lebih konsisten, dan lebih sedikit limbah. Dengan pengecoran yang halus dan perubahan pola otomatis, lini produksi beroperasi secara efektif secara mandiri, hanya memerlukan sedikit upaya manual. Karena operator memainkan peran pengawasan, lebih sedikit personel yang dibutuhkan. Pengecoran tanpa sambungan kini digunakan di banyak tempat di seluruh dunia dan dapat diaplikasikan ke semua pabrik pengecoran modern. Setiap pabrik pengecoran akan memerlukan solusi yang sedikit berbeda yang disesuaikan dengan kebutuhannya, tetapi teknologi untuk menerapkannya telah terbukti dengan baik, saat ini tersedia dari DISA dan mitranya pour-tech AB, dan tidak memerlukan banyak pekerjaan. Pekerjaan khusus dapat dilakukan. Peningkatan penggunaan kecerdasan buatan dan otomatisasi cerdas di pabrik pengecoran masih dalam tahap pengujian, tetapi seiring pabrik pengecoran dan OEM mengumpulkan lebih banyak data dan pengalaman tambahan selama dua hingga tiga tahun ke depan, transisi ke otomatisasi akan meningkat secara signifikan. Solusi ini saat ini bersifat opsional, namun, karena kecerdasan data adalah cara terbaik untuk mengoptimalkan proses dan meningkatkan profitabilitas, otomatisasi dan pengumpulan data yang lebih besar menjadi praktik standar daripada proyek eksperimental. Di masa lalu, aset terbesar pabrik pengecoran adalah modelnya dan pengalaman karyawannya. Sekarang pengecoran tanpa sambungan dikombinasikan dengan otomatisasi yang lebih besar dan sistem Industri 4.0, data dengan cepat menjadi pilar ketiga keberhasilan pabrik pengecoran.
—Kami dengan tulus berterima kasih kepada pour-tech dan Ortrander Eisenhütte atas komentar mereka selama persiapan artikel ini.
Ya, saya ingin menerima buletin Foundry-Planet dua mingguan yang berisi semua berita, pengujian, dan laporan terbaru tentang produk dan material. Ditambah buletin khusus – semuanya dapat dibatalkan kapan saja tanpa biaya.