pencetakan otomatis

Pabrik pengecoran semakin banyak mengadopsi otomatisasi proses berbasis data untuk mencapai tujuan jangka panjang berupa kualitas yang lebih tinggi, limbah yang lebih sedikit, waktu operasional maksimal, dan biaya minimal. Sinkronisasi digital yang terintegrasi penuh dari proses pengecoran dan pencetakan (pengecoran tanpa sambungan) sangat berharga bagi pabrik pengecoran yang menghadapi tantangan produksi tepat waktu, pengurangan waktu siklus, 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 pengecoran otomatis mencakup pemantauan suhu pengecoran, serta pemberian bahan inokulasi dan pemeriksaan setiap cetakan. Hal ini meningkatkan kualitas setiap pengecoran dan mengurangi tingkat limbah. Otomatisasi komprehensif ini juga mengurangi kebutuhan operator dengan pengalaman khusus 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 dan robotika pabrik pengecoran, 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 canggih serta sistem kontrol yang kompatibel. Solusi dan mitra kini memungkinkan perusahaan pengecoran logam untuk menciptakan infrastruktur yang kuat dan cerdas guna mendukung proyek-proyek yang lebih ambisius, menyatukan berbagai sub-proses yang sebelumnya independen untuk mengoordinasikan upaya mereka. Penyimpanan dan analisis data proses yang dikumpulkan oleh sistem otomatis dan terintegrasi ini juga membuka pintu bagi siklus positif peningkatan berkelanjutan berbasis data. Perusahaan pengecoran logam 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 peningkatan yang diidentifikasi oleh analisis dapat diuji, divalidasi, dan, jika memungkinkan, diimplementasikan secara menyeluruh dan cepat.
Tantangan Pencetakan Tanpa Sambungan Karena tren menuju produksi tepat waktu (just-in-time), pelanggan yang menggunakan lini pencetakan DISAMATIC® seringkali 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 satu menit. Karena perubahan pola berkecepatan tinggi terjadi, hambatan dalam proses cenderung bergeser ke arah pengecoran—waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan tundish secara manual untuk menuang setelah perubahan pola. Pengecoran tanpa sambungan adalah cara terbaik untuk meningkatkan langkah ini dalam proses pengecoran. Meskipun pengecoran seringkali sudah sebagian otomatis, otomatisasi penuh membutuhkan integrasi tanpa sambungan dari sistem kontrol lini pencetakan dan peralatan pengisian sehingga keduanya beroperasi sepenuhnya sinkron dalam semua kemungkinan situasi operasi. Untuk mencapai hal ini secara andal, unit pengecoran harus mengetahui dengan tepat di mana aman untuk menuang cetakan berikutnya dan, jika perlu, menyesuaikan posisi unit pengisian. Mencapai pengisian otomatis yang efisien dalam proses produksi yang stabil dari cetakan yang sama tidaklah sulit. Setiap kali cetakan baru dibuat, kolom cetakan bergerak dengan 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 penyesuaian kecil pada posisi pengecoran yang diperlukan 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 pengecoran tetap lebih konsisten selama produksi yang konsisten. Setelah setiap pengecoran selesai, jalur pencetakan bergerak satu langkah lagi, menempatkan cetakan kosong berikutnya untuk memulai pengecoran berikutnya. Sementara itu, perangkat pengisian dapat diisi ulang. Saat mengganti model, ketebalan cetakan dapat berubah, yang membutuhkan otomatisasi yang kompleks. Tidak seperti proses kotak pasir horizontal, di mana tinggi kotak pasir tetap, proses DISAMATIC® vertikal dapat menyesuaikan ketebalan cetakan ke ketebalan yang tepat yang dibutuhkan untuk setiap set model untuk mempertahankan rasio pasir terhadap besi yang konstan dan memperhitungkan tinggi model. Ini merupakan manfaat utama dalam memastikan kualitas pengecoran dan pemanfaatan sumber daya yang optimal, tetapi variasi ketebalan cetakan 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 lini tersebut masih mengisi cetakan model sebelumnya, yang mungkin memiliki ketebalan cetakan yang berbeda. Untuk mengatasi hal ini, lini pencetakan dan pabrik pengisi harus bekerja secara mulus sebagai satu sistem yang tersinkronisasi, memproduksi cetakan dengan satu ketebalan dan menuangkan cetakan lain dengan aman. Penuangan tanpa celah 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 bergerak maju dengan jarak yang berbeda di setiap siklus – sesuai dengan ketebalan bentuk baru. Ini berarti bahwa dengan setiap langkah mesin cetak, sistem pengecoran tanpa celah harus menyesuaikan posisi pengecoran sebagai persiapan untuk pengecoran berikutnya. Setelah batch cetakan sebelumnya dituang, ketebalan cetakan menjadi konstan kembali dan produksi yang stabil dilanjutkan. Sebagai contoh, jika cetakan baru memiliki ketebalan 150 mm, bukan 200 mm seperti cetakan yang masih digunakan sebelumnya, alat pengecoran harus bergerak mundur 50 mm ke arah mesin cetak setiap kali mesin cetak bergerak agar berada di posisi pengecoran yang tepat. Agar pabrik pengecoran dapat bersiap untuk mengecor ketika kolom cetakan berhenti bergerak, pengontrol pabrik pengisian harus mengetahui dengan tepat cetakan mana yang akan diisi dan kapan serta di mana cetakan tersebut akan tiba di area pengecoran. Dengan menggunakan model baru yang menghasilkan cetakan tebal sekaligus mencetak cetakan tipis, sistem harus mampu mencetak dua cetakan dalam satu siklus. Misalnya, saat membuat cetakan berdiameter 400 mm dan mengecor cetakan berdiameter 200 mm, alat pengecoran harus berjarak 200 mm dari mesin cetak untuk setiap cetakan yang dibuat. Pada titik tertentu, pergerakan 400 mm akan mendorong dua cetakan berdiameter 200 mm yang belum terisi keluar dari area pengecoran yang memungkinkan. Dalam hal ini, mesin cetak harus menunggu hingga alat pengisian selesai mengecor kedua cetakan 200 mm sebelum melanjutkan ke pergerakan berikutnya. Atau, saat membuat cetakan tipis, alat penuang harus dapat melewatkan proses penuangan sepenuhnya dalam siklus tersebut sambil tetap menuang cetakan tebal. Misalnya, saat membuat cetakan berdiameter 200 mm dan menuang cetakan berdiameter 400 mm, menempatkan cetakan baru berdiameter 400 mm di area penuangan berarti dua cetakan berdiameter 200 mm perlu dibuat. Pelacakan, perhitungan, dan pertukaran data yang diperlukan untuk sistem pencetakan dan penuangan terintegrasi guna menyediakan penuangan otomatis tanpa 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 tanpa hambatan dapat (dan telah) dicapai dengan cepat dengan pengaturan minimal. Persyaratan utama adalah beberapa bentuk "pencatatan" proses, yang memberikan informasi tentang lokasi setiap cetakan secara real-time. Sistem Monitizer®|CIM (Computer Integrated Module) dari DISA mencapai tujuan ini dengan merekam setiap cetakan yang dibuat dan melacak pergerakannya melalui jalur produksi. Sebagai pengatur waktu proses, sistem ini menghasilkan serangkaian aliran data berstempel waktu yang menghitung posisi setiap cetakan dan noselnya pada jalur produksi setiap detik. Jika perlu, sistem ini bertukar data secara real-time dengan sistem kontrol pabrik pengisian dan sistem lainnya untuk mencapai sinkronisasi yang tepat. Sistem DISA mengekstrak data penting untuk setiap cetakan dari basis data CIM, seperti ketebalan cetakan dan apakah dapat/tidak dapat dituang, dan mengirimkannya ke sistem kontrol pabrik pengisian. Dengan menggunakan data akurat ini (yang dihasilkan setelah cetakan diekstrusi), alat penuang dapat memindahkan rakitan penuang ke posisi yang tepat sebelum cetakan tiba, dan kemudian mulai membuka batang penutup saat cetakan masih bergerak. Cetakan tiba tepat waktu untuk menerima besi dari pabrik penuang. Pengaturan waktu yang ideal ini sangat penting, yaitu lelehan mencapai cangkir penuang dengan akurat. Waktu penuangan adalah hambatan produktivitas yang umum, dan dengan mengatur waktu awal penuangan secara sempurna, waktu siklus dapat dikurangi beberapa persepuluh detik. Sistem pencetakan DISA juga mentransfer data relevan dari mesin cetak, seperti ukuran cetakan dan tekanan injeksi saat ini, serta data proses yang lebih luas seperti kompresibilitas pasir, ke Monitizer®|CIM. Selanjutnya, Monitizer®|CIM menerima dan menyimpan parameter penting kualitas untuk setiap cetakan dari pabrik pengisian, seperti suhu tuang, waktu tuang, dan keberhasilan proses tuang dan inokulasi. Hal ini memungkinkan setiap cetakan ditandai sebagai buruk dan dipisahkan sebelum dicampur dalam sistem pengocokan. Selain mengotomatiskan mesin cetak, jalur pencetakan, 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 Tanpa Sambungan Ortrander Ortrander Eisenhütte adalah perusahaan pengecoran milik keluarga di Jerman yang mengkhususkan diri dalam produksi pengecoran besi berkualitas tinggi dalam volume menengah untuk komponen otomotif, kompor kayu tugas berat dan infrastruktur, serta suku cadang mesin umum. Pabrik pengecoran ini memproduksi besi abu-abu, besi ulet, dan besi grafit terkompaksi, serta menghasilkan sekitar 27.000 ton coran berkualitas tinggi per tahun, beroperasi dua shift lima hari seminggu. Ortrander mengoperasikan empat tungku peleburan induksi 6 ton dan tiga jalur pencetakan DISA, menghasilkan sekitar 100 ton coran per hari. Ini termasuk produksi dalam jumlah kecil selama satu jam, terkadang kurang dari itu untuk klien penting, sehingga templat harus sering diganti. 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 pengisian 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, beroperasi hampir sepenuhnya otomatis. Ketika mesin cetak mengubah model, pengontrol tuang pourTECH menanyakan sistem DISA Monitizer®|CIM untuk dimensi cetakan baru. Berdasarkan data DISA, pengontrol tuang menghitung di mana harus menempatkan titik tuang untuk setiap proses tuang. Pengontrol ini mengetahui persis kapan cetakan baru pertama tiba di pabrik pengisian dan secara otomatis beralih ke urutan tuang yang baru. Jika jig mencapai ujung langkahnya kapan pun, mesin DISAMATIC® berhenti dan jig secara otomatis kembali. Ketika cetakan baru pertama dikeluarkan dari mesin, operator diberi peringatan sehingga ia dapat memeriksa secara visual bahwa cetakan tersebut berada di posisi yang benar. Manfaat pengecoran tanpa sambungan Proses pengecoran tangan tradisional atau sistem otomatis yang kurang kompleks dapat mengakibatkan hilangnya waktu produksi selama perubahan model, yang tidak dapat dihindari bahkan dengan perubahan cetakan yang cepat pada mesin cetak. Menyetel ulang alat tuang dan cetakan tuang secara manual lebih lambat, membutuhkan lebih banyak operator, dan rentan terhadap kesalahan seperti flare. Ortrander menemukan bahwa ketika melakukan pembotolan secara manual, karyawannya akhirnya menjadi lelah, kehilangan konsentrasi, dan membuat kesalahan, seperti bermalas-malasan. Integrasi tanpa sambungan antara pencetakan dan penuangan memungkinkan proses yang lebih cepat, lebih konsisten, dan berkualitas lebih tinggi sekaligus mengurangi limbah dan waktu henti. Dengan Ortrander, pengisian otomatis menghilangkan tiga menit yang sebelumnya dibutuhkan untuk menyesuaikan posisi unit pengisian selama perubahan model. Seluruh proses konversi sebelumnya memakan waktu 4,5 menit, kata Bapak Williams-Book. Kurang dari dua menit saat ini. Dengan mengganti antara 8 dan 12 model per shift, karyawan Ortrander sekarang menghabiskan sekitar 30 menit per shift, setengah dari sebelumnya. Kualitas ditingkatkan melalui konsistensi yang lebih besar dan kemampuan untuk terus mengoptimalkan proses. Ortrander mengurangi limbah sekitar 20% dengan memperkenalkan pengecoran tanpa sambungan. Selain mengurangi waktu henti saat mengganti model, seluruh lini pencetakan dan pengecoran hanya membutuhkan dua orang, bukan tiga orang seperti sebelumnya. Pada beberapa shift, tiga orang dapat mengoperasikan dua lini produksi lengkap. Pemantauan hampir menjadi satu-satunya pekerjaan yang dilakukan para pekerja ini: 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 membutuhkan beberapa pelatihan operator, hal itu memberi orang informasi proses penting yang mereka butuhkan untuk membuat keputusan yang baik. Di masa depan, mesin mungkin akan membuat semua keputusan. Manfaat data dari pengecoran tanpa sambungan. Ketika mencoba meningkatkan suatu proses, perusahaan pengecoran sering mengatakan, “Kami melakukan hal yang sama dengan cara yang sama, tetapi dengan hasil yang berbeda.” Jadi mereka melakukan pengecoran pada suhu dan tingkat yang sama selama 10 detik, tetapi beberapa hasil pengecoran bagus dan beberapa buruk. Dengan menambahkan sensor otomatis, mengumpulkan data dengan stempel waktu pada setiap parameter proses, dan memantau hasilnya, sistem pengecoran tanpa sambungan yang terintegrasi menciptakan rantai data proses yang saling terkait, sehingga memudahkan identifikasi akar penyebab ketika kualitas mulai menurun. Misalnya, jika terjadi inklusi yang tidak terduga dalam satu batch 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 pengaduk pasir bekerja bersama-sama, data yang mereka hasilkan dapat dianalisis untuk mengidentifikasi hubungan di seluruh proses, dari sifat pasir hingga kualitas permukaan akhir hasil pengecoran. Salah satu contoh yang mungkin adalah bagaimana tingkat 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, sistem ini hanya mencatat waktu yang dibutuhkan untuk setiap pengecoran, tetapi sekarang sistem ini mengetahui secara pasti level nosel pengecoran setiap detik, memungkinkan personel berpengalaman untuk memeriksa bagaimana parameter ini memengaruhi indikator lain, serta kualitas akhir pengecoran. Apakah cairan dikeringkan dari nosel pengecoran saat cetakan sedang diisi, atau apakah nosel pengecoran diisi hingga level yang hampir konstan selama pengisian? Ortrander memproduksi tiga hingga lima juta cetakan per tahun dan telah mengumpulkan sejumlah besar data. Ortrander juga menyimpan beberapa gambar setiap pengecoran dalam basis data pourTECH jika terjadi masalah kualitas. Menemukan cara untuk menilai gambar-gambar ini secara otomatis adalah tujuan di masa mendatang. Kesimpulan. Pembentukan dan pengecoran otomatis simultan menghasilkan proses yang lebih cepat, kualitas yang lebih konsisten, dan lebih sedikit limbah. Dengan pengecoran yang lancar dan penggantian pola otomatis, lini produksi beroperasi secara efektif dan otonom, hanya membutuhkan sedikit upaya manual. Karena operator berperan sebagai pengawas, lebih sedikit personel yang dibutuhkan. Pengecoran tanpa sambungan kini digunakan di banyak tempat di seluruh dunia dan dapat diterapkan pada semua pengecoran modern. Setiap pengecoran akan membutuhkan solusi yang sedikit berbeda yang disesuaikan dengan kebutuhannya, tetapi teknologi untuk mengimplementasikannya 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 pengecoran masih dalam tahap pengujian, tetapi seiring dengan semakin banyaknya data dan pengalaman tambahan yang dikumpulkan oleh pengecoran dan OEM selama dua hingga tiga tahun ke depan, transisi menuju 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 sebuah 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 pengecoran.
—Kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pour-tech dan Ortrander Eisenhütte atas komentar mereka selama penyusunan 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 dengan pembatalan gratis kapan saja.