Témata
Reklama

Tooling 4.0 - nová koncepce obrábění a nástrojů

Současnou výrobu nástrojů charakterizuje intenzivní cenová a technická konkurence, která iniciuje další výzkum i vývoj nových metod a prostředků přinášejících pokrok v oboru. Přínosem v tomto směru by měla být i nová koncepce obrábění a vybavení nástroji nazvaná Tooling 4.0 (Nástroje 4.0). Nový systém, doplněný industrializací operací, by měl zmenšit neproduktivní činnosti a zkrátit výrobní procesy omezením počtu variant součástí nástrojů i procesů.

Celosvětovým trendem dodavatelů nástrojů a forem pro sériovou výrobu je plynulé zvyšování úrovně jejich kvality, zkrácení dodacích intervalů při udržení konkurenceschopných cen. To vyžaduje změnu původního systému, kdy nástroje vyráběli nástrojaři a konstrukce i zhotovení měly charakter kusové výroby. K zajištění spolehlivé sériové výroby je zvýšení kvality nezbytné. Současně se i s růstem počtu výrobků a jejich variant plynule zvyšuje spotřeba nástrojů.

Pokračující vývoj se soustřeďuje na snižování nákladů na výrobu nástrojů a rozšíření spolupráce s dodavateli v národním i mezinárodním měřítku. Pro sblížení diametrálně protichůdných požadavků na vysokou kvalitu nástrojů při konkurenceschopné ceně a krátkých hlavních časech výroby musí výrobce nástrojů zvýšit hodnotu svých produkčních procesů a k tomu využít i metody a nápady aplikované v jiných průmyslových oborech. Dále je uveden přehled hlavních vývojových fází procesu zdokonalování (pokroku) uvedených jako „Industrialisation of Toolmaking“ a „Tooling 4.0“

Zkvalitnění výroby nástrojů z hlediska dosahovaných časů a kvality bylo vždy podmíněno pokrokem v technologiích obrábění, např. frézování, soustružení, erozivní metody a broušení. Aplikace těchto technologií umožní zkracování výrobních časů a zpřesňování rozměrových tolerancí, které jsou dosahovány spolehlivěji. Navíc automatizační prostředky a vybavení, např. jednotky CNC nebo výměna nástrojů a obrobků, zvýší efektivnost procesů výroby nástrojů jako nikdy v minulosti. V období 2004–2015 bylo u výrobců nástrojů v Německu zaznamenáno výrazné zvýšení využití metod frézování ve výrobním procesu (až o 38 %) a současně i zvýšené zapojení operátorů v cyklu obrábění (až o 72 %).

I s uvedeným technologickým zdokonalením došlo u hlavních časů obrábění novými nástroji i u procesů údržby jen k mírnému zlepšení. Časové mezioperační ztráty byly způsobeny nekoordinovanou organizací výroby s nesystematickým plánováním a způsobem řízení. Souběžně s navrženými jednotlivými opatřeními se ukázala nutnost industrializace nové výroby nástrojů jako prvořadý úkol.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Rozvoj industrializace výroby nástrojů – standardizace a specializace umožní zkrácení hlavních časů a udrží kvalitu nástrojů. Přichází doba Tooling 4.0.

Rozvojové fáze výroby nástrojů

Industrializace výroby nástrojů je intenzivně rozvíjena s cílem zvýšit uplatnění standardizace a specializace pro snižování hlavních výrobních časů při udržení nebo zvýšení kvality výroby. To přispělo ke změně tradičních způsobů výroby nástrojů. Principy industrializace byly již ověřeny v sériové a hromadné výrobě, především v automobilovém průmyslu. Aplikace myšlenek Taylora, Forda, Toyoty, Womacka nebo Jonese zde zajistily zvýšení produkce a současně snížení ceny. Pro kusovou a malosériovou výrobu nástrojů bylo potřeba modifikovat výrobní systémy, aby splňovaly specifické požadavky.

V oblasti výroby se objevily tři hlavní výzvy: sociální změny v zaměstnanecké sféře, silnější internacionalizace zákazníků i výrobních center a zvýšení úrovně digitalizace odvětví. I pojetí industrializace ještě umožní výrobcům nástrojů zvýšit potenciál vývoje pro řešení nových problémů. Podobně jako v probíhajícím rozvoji automobilového oboru může být Industry 4.0 (Průmysl 4.0) vzorem pro průmysl výroby nástrojů. WBA Aachener Werkzeugbau Akademie rozpracovala pojetí systému Tooling 4.0 na základě zkušeností získaných při řešení konzultačních a výzkumných projektů vyrábějících nástroje pro průmysl.

Tooling 4.0 je projekt zaměřený na adaptaci záměrů zvýšení digitální úrovně produktů a servisu, současně také vytvoření technické banky zahrnující shromážděná a analyzovaná data ze zpracovatelských procesů. Nový systém by se měl stát nezbytným předpokladem pro další rozvoj oboru. Přední němečtí výrobci nástrojů již zahájili implementaci Tooling 4.0.

Akční oblasti Tooling 4.0. Hlavním záměrem Tooling 4.0 je modernizace a rozšíření prostředků nebo procesů shromažďováním a zpracováním dat.

Oblasti uplatnění Tooling 4.0

Přínos, který zajišťuje aplikace Industry 4.0, lze již zaznamenat v řadě dalších odvětví průmyslu. Tento systém využívá propojení faktorů lidských, strojních a předmětných cestou časově reálného toku dat. Nové aplikace a služby se vytvářejí na základě shromažďování, ukládání, analyzování a využívání dat snímači a technickou obsluhou. Zvyšováním potenciálu zpracování dat a informací umožní zvládnout lépe a efektivněji složité systémy. Tyto možnosti jsou využitelné ke zvýšení operační dokonalosti ve výrobě nástrojů a současně zajišťují zákazníkům doplňkové funkce výrobků a služby. Tooling 4.0 zahrnuje následující akční oblasti působení: inteligentní výrobky, služby, inovace, provoz a organizaci.

WBA MD Dr. Wolfgang Boss: „Dříve výrobci nástrojů využívali obecné znalosti technologií výroby, nyní jim Tooling 4.0 nabízí rozsáhlé možnosti zdokonalení výrobního procesu.“

Industrializovaná výroba nástrojů

Základním cílem industrializace výroby nástrojů je zmenšení neproduktivních ztrát a zkrácení hlavních časů procesu, především omezením počtu variací komponent nástrojů i cyklů. Přednosti a přínos standardizace a následné vyšší specializace v jednotlivých etapách procesů předpokládá důsledné zaměření na jejich prosazování a spolupráci. Výrobce musí stanovit jádro svých hodnotových možností výrobních procesů a soustředit do nich prostředky, např. k posílení komplexního 5osého hrubovacího frézování. K dosažení cenově i technicky efektivní výroby a montáže nástrojů je nezbytná spolupráce s dalšími výrobci nástrojů a dodavateli.

Další etapou industrializace je snížení počtu variant komponent nástrojů a procesů, především využitím standardizace. Výrobce musí zajistit i konstrukční modifikace nástrojů podle potřeb zákazníků; současné používání standardních, modifikovaných a speciálních komponent nástrojů se neukázalo jako přínosné. Modifikované části nástrojů mohou být flexibilní jen v určitých rozměrech, s definovaným přírůstkem. Uvedená opatření zajistí výrobci nástrojů kvalitativní pokrok ve výrobě některých standardních a modifikovaných součástí. Takto lze také redukovat hlavní časy, příp. počet procesů nebo úpravu pořadí operací. Kombinací různých postupů a konstrukčních modifikací součástí nástrojů lze zjednodušit výrobní uspořádání.

Po dokončení standardizace komponent nástrojů a výrobních postupů lze celý systém propojit a seřizovat. Další snížení hlavního času je možné dosáhnout přeorganizováním výrobního postupu podle toku materiálu. To zajistí zvýšenou transparentnost stavu uspořádání, zatímco snížení transportních časů umožní přemístění procesů. Navíc procesy lze spojovat dohromady do synchronizované výroby. Uvedené změny se dotýkají i operátorů a zaměstnanců ve výrobě nástrojů. Úspěšná industrializace výroby nástrojů je podmíněna aktivním přístupem všech zaměstnanců ke změnám a úpravám, které přináší nový systém obrábění a nástrojů Tooling 4.0.

Příspěvek byl zpracován podle materiálů ETMM Magazine /European Tool & Mould Making/

Zdeněk Novák

novakzdene@seznam.cz

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 170523
Datum: 10. 05. 2017
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Československá stopa u nového rekordu

Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

Novinka z varnsdorfské líhně

Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

Související články
Pro větší efektivitu ve výrobě

Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

Optimalizace obrábění zvyšuje trvanlivost

Tři miliony malých součástí pro systémy ABS jsou spolehlivě vyráběny na soustruzích speciálním nástrojem. Řešení vyvinuté společně s výrobcem a uživatelem minimalizuje vedlejší časy a zvyšuje trvanlivost nástroje až o 300 %.

Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Technologie pro úlohy rovinného broušení

Klíčová odvětví průmyslu jsou odkázána na součásti broušené s extrémní tvarovou a rozměrovou přesností, i pokud jsou zhotovené z obtížně opracovatelných materiálů. K těmto účelům – od nejmenších (S) až po největší (XXL) součásti pro broušení malých i velkých sérií – nabízí pokrokovou technologii výrobce brusek Okamoto.

Malosériová výroba ozubených kol

Rostoucí nároky na rychlost a flexibilitu si žádají nová řešení pro výrobu ozubení. Pětiosé frézky a nejnovější funkce nabízené metodou InvoMilling otevírají nové možnosti pro výrobu malých dávek. V následujícím rozhovoru prof. Dr. Ing. Tillmann Körner z Aalen University hovoří o současných trendech v oblasti frézování ozubení.

S novým katalogem k dlouhotočným automatům

Společnost WNT rozšířila své nástrojové portfolio zaměřené na dlouhotočné automaty. Každý zasvěcený ví, že tento obor je svým způsobem specifický, a proto vyžaduje zvláštní přístup. S tímto vědomím WNT připravila nový samostatný katalog, který je zaměřen výhradně na danou technologii obrábění.

Větší řádkování při obrábění načisto

Při použití fréz s optimálně zakřiveným břitem pro frézování vnějších povrchů je možné časy na dokončovací obrábění značně snížit. Docílit toho lze vzájemnou souhrou stroje, nástroje a softwaru, jak ukazuje následující příklad.

Frézy s kulovým čelem pro plochy v kvalitě leštění

Optika vyráběná z plastů klade vysoké nároky na kvalitu povrchu nástrojů, respektive forem. Nově vyvinutá strategie obrábění umožňuje frézovat i velmi malé a náročné tvary hospodárně až na konečný rozměr s vysokou jakostí povrchu.

Simulací ke zlepšení efektu mazání a chlazení

Optimalizace třískového obrábění moderní metodou simulace strategie mazání a chlazení je dnes podrobena systematickému výzkumu. Použitím simulace procesu třískového obrábění a simulace proudění chladicího média se značně sníží náklady na výzkum a vývoj.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit