Novinky z Open House ve Pfrontenu, část 2. Automatizace, digitalizace a udržitel

Na letošním Open House ve Pfrontenu jsme měli možnost zhlédnout několik konkrétních příkladů – nových i osvědčených, které spolu s nabídkou výrobních technologií, o kterých jsme psali v první části naší reportáže, dotvářejí široké portfolio produktů a služeb.

Pozice DMG Mori vůči zákazníkům je výjimečná v tom, že jim společnost dokáže poskytovat vysoce komplexní řešení z jednoho zdroje. Díky tomu může přistupovat k řešení konkrétních situací u zákazníků z nejrůznějších perspektiv, tzn. od řešení týkajících se samotných strojů a výrobních technologií přes zapojení lidí a automatizace až po digitalizaci a software.

Tato oblast je jedním z hlavních pilířů průmyslové transformace. DMG Mori zde v současnosti nabízí 13 produktových řad a 57 produktů. Ve Pfrontenu bylo letos vystaveno hned několik úspěšných řešení, většinou ve spojení s příslušnými obráběcími stroji, z nichž některá byla již postavena na míru konkrétnímu zákazníkovi.

Automatizací, kterou zde rozhodně nikdo nepřehlédnul, byl velkokapacitní zásobník nástrojů CTS (Central Tool Storage) určený pro optimalizaci a automatizaci malosériové výroby. V jeho maximální velikosti se 4 000 pozic pro uložení nástrojů jsme ho měli možnost vidět v listopadu na japonském veletrhu Jimtof. V Pfrontenu se představila jeho menší verze určená pro německého zákazníka, disponující „pouze“ 960 pozicemi. Dopravu nástrojů mezi CTS a zásobníky jednotlivých strojů zajišťuje mobilní robot. Celý tento proces je plně automatizovaný, řízený přes centrální ovládací panel, na kterém se zobrazují detailní plány jednotlivých výrob.

Velkou pozornost si ve Pfrontenu získal také vysoce flexibilní kolaborativní robot Matris Light, určený pro manipulaci s dílci o hmotnosti do 12 kg nebo 5 x 2 kg. Robot je umístěn na pojízdném vozíku, který má pracovní stůl a současně i vlastní zásobník obrobků s 36 pozicemi ve standardu s možným rozšířením na 64. Kolaborativní robot je navržen pro přímou spolupráci s člověkem, proto nemusí být vybaven žádnými dalšími bezpečnostními prvky. Tento robotický systém si mohou zákazníci objednat k většině strojů od DMG Mori.

Třetím systémem, který nás zaujal, je představitel robustní paletizace – modulární kulatý zásobník palet PH Cell 2000 s kapacitou až 21 palet o velikosti 500 x 500 mm a do průměru 1 100 mm, který zabírá plochu pouhých 16,5 m². Čím ale toto řešení opravdu vyniká, je rychlost výměny palet kratší než 45 sekund. Instalace tohoto systému je velmi snadná a celé zařízení může být díky modulární konstrukci a definovanému rozhraní uvedeno do provozu během tří dnů. Ve Pfrontentu bylo vystaveno ve variantě „twin“ spolu se dvěma stroji: DMU 50 a DMU 65H monoBlock.

Druhým z pilířových programů strategického plánu společnosti je digitalizace, s níž je neodmyslitelně spojeno digitální dvojče. V pojetí DMG Mori se jedná o digitální repliku obráběcího stroje, která obsahuje všechny strojní komponenty a jejich funkcionality, včetně NC a PLC a jejich cyklů.

U digitálního dvojčete zákazník zřejmě nejvíce ocení to, že ho dostane mnohem dříve než vlastní reálný stroj. Díky tomu se může s tímto strojem začít seznamovat prakticky okamžitě a hned také na něm začít pracovat – vytvářet příslušné NC programy, simulovat reálnou výrobu a nastavovat parametry jednotlivých technologií. Během této doby je také ještě dostatek času doladit výbavu a konfiguraci objednaného stroje tak, aby ho bylo možné nasadit do výroby ihned poté, co fyzicky dorazí do firmy.

Tím to ale nekončí. Jakmile stroj začne vyrábět, začnou se sbírat a vyhodnocovat data, která poslouží k průběžné optimalizaci výroby. Navržené přenastavení výrobních parametrů se pak nejdříve provede ve virtuálním prostředí na digitálním dvojčeti, následuje simulace výrobního cyklu s těmito novými parametry, a až jako poslední se přenastaví výroba na reálném stroji. Vše opět probíhá velmi rychle, a především bezpečně. To stejné samozřejmě platí také pro přípravu a optimalizaci řezných nástrojů, upínání, NC programů a dalších. Z hlediska lidských zdrojů je obrovským přínosem to, že lze obsluhu vyškolit dopředu a že si může ve virtuálním prostoru „nanečisto“ zkoušet nové technologie.

Výsledky získané od zákazníků potvrzují až o 40 % rychlejší náběh nové výroby s digitálním dvojčetem, snížení nákladů až o 30 % a v podstatě 100% bezpečnost, tzn. absolutní eliminaci kolizních stavů.

Třetím z pilířů úspěšné optimalizace je udržitelnost, která má sama o sobě několik aspektů. Většinou se uvádějí tři: environmentální, sociální a ekonomický. Odpovědí firmy na nutnost naplňování vysokých cílů v oblasti ochrany životního prostředí a úspory energií je další z jejích novinek – balíček DMG Mori Green Mode, který má zajistit maximální energetickou účinnost strojů. Tato řešení nejsou u firmy ničím novým. Ve standardech modelů vyšších tříd je již dlouhou dobu zakomponováno mnoho prvků, které pomáhají snižovat spotřebu elektrické energie. K těm hlavním patří optimalizovaná konstrukce stroje, rekuperace brzdné energie, LED osvětlení, frekvenčně regulovaná čerpadla a energeticky účinné pohony a chlazení, automatické zapínání a vypínání přívodu elektrické energie apod.

Náročnějším zákazníkům, kteří se s tímto základním vybavením nespokojí, firma nyní nově nabízí možnost přikoupit si tzv. zelený balíček, který obsahuje tři další funkce. Tou první je chytré řízení tlaku a průtoku chladicí kapaliny, se kterým lze ušetřit až 22 % energie. Druhou funkcí je nový systém monitorování a vypínání, resp. zapínání přívodu vzduchu, se kterým lze snížit spotřebu elektřiny o dalších 5 %. Do třetice pak chytré řízení posuvu, které aktivně reaguje na aktuální situaci. To slibuje další úsporu až o 3 %.

Téma trvale udržitelného rozvoje úzce souvisí se zkracováním procesních řetězců, což je jeden z nejosvědčenějších způsobů, jak ušetřit zdroje i čas. Procesní řetězce lze zkracovat buď úplným vynecháním některých procesních kroků (což lze málokdy), anebo integrací více kroků do jednoho. Příkladem takové procesní integrace na úrovni softwaru je novinka z konce loňského roku Celos Dynamicpost – PC software, který integruje tři různé funkce do jedné: post procesor (funkce převádějící dráhu nástroje vytvořenou v systému CAD/CAM do NC programu), simulace obrábění a optimalizace řezné síly. Všechny tyto úkoly se dosud musely řešit samostatně.

NC program vytvořený prostřednictvím tohoto softwaru je spolehlivý a navržený tak, aby maximalizoval výkon stroje. Současně také podporuje další specifické funkce strojů od DMG Mori, jako je například aplikace Tuning Cycle pro optimalizaci a výrazné zkrácení pracovního času stroje při hrubování.

Výhody pro zákazníka, který se rozhodne začít pracovat s tímto softwarem, jsou jednoznačné: ušetří mnoho času (a lidí) při přípravě NC programu a stejně tak mezi vytvořením NC programu a spuštěním stroje. Kromě toho může zcela opustit zkušební obrábění při nájezdu nových sérií, poněvadž si každou novou výrobu může předem simulovat. Tím současně také šetří energii a plní jeden z hlavních cílů trvale udržitelného rozvoje.

Myšlenka vzájemně integrovat různé výrobní technologie, tzn. provádět komplexní výrobu na jediném multifunkčním stroji místo na několika jednoúčelových strojích, není vůbec nová. Pokrok v tomto směru stále pokračuje a nabývá na intenzitě. DMG Mori v současné době nabízí svým zákazníkům již řešení na úrovni 8-in-1, která kombinují technologie soustružení, frézování, broušení, závitování, měření, laserového navařování a aditivní výroby.

Nejstaršími aplikacemi, které má firma v nabídce již více než 25 let, jsou mill-turn (FD) – soustružení až do otáček 1 200 min^-1 na pětiosých frézovacích centrech a turn-mill – šestistranné kompletní obrábění zahrnující soustružení a pětiosé frézování. Díky těmto řešením se původní postup obrábění sestávající z 10 kroků na dvou jednoúčelových strojích zkrátí na jediném víceúčelovém stroji na pouhé čtyři kroky. Produktivita tím vzroste o neuvěřitelných 300 %.

Ještě složitější kombinací je spojení soustružení, frézování, broušení, závitování a měření v rámci jediného stroje. Tu firma nabízí ve dvou variantách: CTX CT – technologie broušení na soustružnicko-frézovacích strojích a DMU/DMC FD – technologie broušení na frézovacích strojích s možností soustružení. Zde je v případě náhrady tří jednoúčelových strojů jedním multifunkčním prokázáno zvýšení produktivity o více než 65 %. Pro výrobu i vnitřních závitů DMG Mori nabízí řešení gearSkiving a gearMill.

Hitem posledních let je DED hybrid – frézování, soustružení a aditivní výroba na univerzálních pětiosých frézovacích centrech a na soustružnicko-frézovacích centrech. Všechny modely těchto strojů disponují automatickou výměnou laserových hlav řízenou přímo CNC řídicím systémem, tzn. že se mezi jednotlivými technologiemi aditivní výstavby, frézování, soustružení a laserového navařování může přecházet bez jakékoliv manuální intervence ze strany obsluhy.

Andrea Cejnarová, Pfronten, Německo