Témata
Zdroj: Haimer

Vliv upnutí nástroje na udržitelnost výroby

Otázky udržitelnosti jsou v současné době v popředí zájmu. Strojírenství a zařízení v něm používaná nejsou výjimkou. Často jsou brány v úvahu jednotlivé prvky, například upnutí nástroje. Pokud však skutečně chcete jednat udržitelně, neměli byste se na takové detaily příliš zaměřovat, protože byste mohli přehlédnout výhody procesu jako celku.

Reklama

Téma udržitelnosti oprávněně nabývá na důležitosti. Zdroje jsou omezené a energie je stále dražší. Při hodnocení udržitelnosti je však důležité nesoustředit se příliš úzce na výrobek, ale také zvážit životní cyklus výrobku a celý proces, do něhož je výrobek integrován.

Jak vypadá udržitelnost ve strojírenství?

Strojní zpracování kovů má mnoho aspektů. V závislosti na materiálu, geometrii součásti a na množství se používá široká škála strojů, nástrojů a upínacích zařízení. Je třeba zohlednit také externí okolnosti, jako je např. místo výroby, kvalifikace zaměstnanců a možná automatizace. Existuje mnoho různých výrobních možností, které mohou být v závislosti na individuálním případu nejlepším, nejekonomičtějším a nejudržitelnějším řešením. Je obtížné neporovnávat jablka s hruškami. Jak se udržitelnost měří? Vedle použitých materiálů je pravděpodobně hlavním faktorem určujícím udržitelný proces energetická účinnost. Proto je slibným přístupem hledání největších odběratelů energie a optimalizace jejich využití.

V roce 2023 společnost Haimer investovala více než jeden milion eur do zelené infrastruktury. Mezi další počiny patřilo rozšíření solární energetické soustavy na další budovy a přeměna na LED osvětlení. To umožní ušetřit více než 250 tun CO2 ročně. (Zdroj: Haimer)

Obráběcí centra představují potenciál úspor

Při obrábění je CNC centrum nepochybně strojem, který spotřebovává většinu energie, a to pro pohon svých vřeten a os, stejně jako pro periferie a pomocné jednotky, jako je třeba chlazení, mazání nebo zdroj stlačeného vzduchu.

Při nákupu nových strojů může uživatel výrazně snížit spotřebu tím, že bude dbát na energeticky úsporné komponenty. Andreas Haimer, generální ředitel a prezident skupiny Haimer, lídra na trhu s technologií upínání nástrojů, vysvětluje: „Ve vlastní výrobě jsme zjistili, že nahrazení starého obráběcího centra novým, které používá stejný obráběcí proces, vyžaduje asi o 30 procent méně energie.“ Přidává další zásadní faktor: „Jako rodinný podnik věnujeme udržitelnosti velkou pozornost. Například naše ocel na nástroje pochází z Německa, již několik let používáme elektřinu výhradně z obnovitelných zdrojů a investujeme do solárních energetických systémů a zelené infrastruktury. V minulém finančním roce jsme celkem investovali více než jeden milion eur a ušetřili tak více než 250 tun CO2 za rok.

Zpět ke strojům: Ne každé starší obráběcí centrum lze nahradit novým. Úspory lze dosáhnout také v samotném obráběcím procesu, například použitím strategií obrábění optimalizovaných pomocí nástrojů CAD/CAM, jako je např. trochoidní frézování. Andreas Haimer uvádí konkrétní příklad: „Zákazník nám poskytl údaje o tom, jak díky trochoidnímu frézování dokázal s našimi silovými tepelnými upínači Haimer a frézami Haimer Mill zkrátit čas obrábění o 75 % – ze 71 minut na 18 minut na kus – oproti obrábění čelní frézou. Změna strategie obrábění byla doprovázena výrazně nižší spotřebou energie. Zatímco zatížení vřetene bylo 80–85 % pro 10 dílů při běžném obrábění čelní frézou, což znamenalo celkové energetické náklady kolem 150 eur, strategie trochoidního frézování se zatížením vřetene 8–10 % a výrazně kratší dobou běhu stroje snížila energetické náklady na celkovou částku 5 eur pro 10 dílů. To zase znamená vyšší výstup při nižší spotřebě energie na vyrobený kus – to je to, co nazývám udržitelné a efektivní.

Reklama
Reklama
Reklama

Udržitelnost upínání nástrojů: holistický přístup

Pokud se podíváte na celý řetězec procesu, kdy jste naposledy přemýšleli o tom, jak by mohlo upínání nástroje přispět k udržitelnosti? Vzhledem k obráběcímu procesu, při kterém frézovací stroj spotřebovává průměrně kolem 30 kW a další energii spotřebují hydraulická a pneumatická zařízení, automatizace a roboty, hraje upnutí nástroje pouze vedlejší roli. To proto, že upínač je poměrně malý detail, i když proces upínání s tepelným upínačem spotřebovává marginální množství energie.

Podíváte-li se na další upínací systémy, spotřeba energie při nahřívacím cyklu upínání je vyšší než u hydraulického nebo frézovacího upínače. Vezmete-li však v úvahu celý životní cyklus tepelného upínače, zahrnující výrobu, údržbu a likvidaci, objeví se úplně jiný obraz.

Výroba hydraulického upínáku vyžaduje výrazně více úsilí a energie kvůli jeho složitější konstrukci. Kromě vysoké přesnosti obrábění jednotlivých komponentů je také nutné pájení rozšiřovacího pouzdra, dodatečné tepelné zpracování, aby se zamezilo prasknutí pájeného spoje, stejně jako úsilí potřebné k čištění, montáži a plnění olejem. „Z našich zkušeností je energie potřebná k výrobě asi třikrát vyšší než u upínače tepelného,“ vysvětluje Andreas Haimer. „Kromě tepelných upínačů máme v našem širokém portfoliu také upínače hydraulické, ačkoliv kvůli komplexnímu výrobnímu procesu je jejich cena dvakrát až třikrát vyšší než u upínačů tepelných. Hydraulické upínače jsou správným řešením pro určité aplikace, nicméně nejsou příliš udržitelné. Naše analýzy ukázaly, že při výrobě hydraulického upínače se spotřebuje přibližně o 25 kWh více energie než při výrobě upínače tepelného. A pokud jde o životní cyklus výrobku, tepelný upínač s energetickým požadavkem 0,026 kWh na nahřátí a zchlazení může být upnut téměř 1 000krát, než začne vyžadovat více energie než upínač hydraulický.“ Totéž platí pro frézovací upínače, ty jsou mnohem složitější a obsahují více komponentů a tuků a maziv.

Andreas Haimer, prezident skupiny Haimer, s novým hybridním upínačem: „Máme velmi široký sortiment různých držáků nástrojů. Kromě mnoha různých tepelných upínačů sem patří také upínače hydraulické. Na veletrhu EMO jsme představili světovou novinku s hybridním upínačem Haimer Hybrid Chuck. Kombinuje tlumicí vlastnosti hydraulického upínače s vysokou přesností a velkou výkonností tepelného upínání, což otevírá mnoho možností pro zefektivnění a udržitelnost obráběcího procesu.“ (Zdroj: Haimer)

Životní cyklus a spolehlivost procesu jsou klíčové

Kromě zvýšených výrobních nákladů je tu také rozdíl v údržbě. Zatímco tepelné upínače Haimer jsou díky mimořádné kvalitě vysokoteplotní nástrojové oceli bezúdržbové a ve spojení s patentovanou technologií cívky Haimer a tepelnými přístroji Haimer mohou být nahřáty a zchlazeny v neomezeném počtu cyklů, upínače hydraulické a frézovací musí být vráceny výrobci nejpozději každé 2–3 roky, aby byla zkontrolována upínací síla, namazán upínací šroub nebo celé zařízení a provedena pravidelná údržba upínače kvůli opotřebení. Oproti tepelným upínačům, neobsahujícím žádné další komponenty, komplikuje ekologickou likvidaci také obsažená hydraulická kapalina nebo mazivo. Kromě životního cyklu jsou zde také významné rozdíly ve spolehlivosti procesu: v případě suchého obrábění nebo nedostatečného chlazení představují hydraulické upínáky riziko prasknutí upínacích komor (příčinou je vysoký tepelný přenos), riziko vytahování nástroje a nebezpečí vzniku vadného výsledného kusu. Tepelné upínače jsou v tomto ohledu odolnější a robustnější; pokud chcete riziko vytahování nástroje úplně eliminovat, je k dispozici systém Haimer Safe-Lock jako 100% bezpečná volba pro tepelné upínače.

Reklama

Spotřeba energie v perspektivě

Jak se však skutečně počítá spotřeba energie přinahřívání? Ohřátí tepelného upínače pomocí současného upínacího stroje Haimer trvá přibližně 5 sekund. Zkušení uživatelé přeupnou opotřebovaný řezný nástroj za nový během jediné operace. Upínač je tedy ohříván a chlazen pouze jednou. Maximální výkon tepelného přístroje Haimer Power Clamp s patentovanou cívkou NG je 13 kW, ale průměrný výkon je 8 kW. To znamená, že jediný kompletní proces nahřátí spotřebuje kolem 0,011 kWh. K tomu chladicí agregát spotřebuje kolem 0,015 kWh – i když zařízení Haimer mohou chladit až pět upínačů současně s téměř stejnou spotřebou energie. V nejhorším případě to vede k celkové spotřebě 0,026 kWh za celý proces. Pokud za kilowatthodinu zaplatíte 20 centů, nahřátí a zchlazení nástroje stojí marginálních 0,5 centu.

A jak by měla být klasifikována spotřeba energie při zohlednění obráběcího procesu, ve kterém je spotřeba energie frézovacího stroje se všemi pomocnými pohony kolem 30 kW? Předpokládáme-li, že nástroj je používán asi 1 hodinu, a že dokonce jen jedno procento času obrábění lze ušetřit vlivem vysoké soustředěnosti a tuhosti nebo vylepšených frézovacích strategií (díky tenké kontuře), jedná se o 0,3 kWh energie, kterou jsme ušetřili. To je přibližně 11krát více energie, než je spotřebováno na nahřátí. Andreas Haimer shrnuje: „Spotřeba energie na každý upínací proces hraje zanedbatelnou roli ve srovnání s otázkami životního cyklu, s celkovou spolehlivostí procesu a se strategií obrábění. Moderní strategie frézování, optimalizované pomocí nástrojů CAD/CAM, mohou při obrábění ušetřit až 75 procent času. Mechanici se na takové efektivnější procesy musí soustředit, pokud chtějí být udržitelní a produktivní. A ve druhém kroku by měli pro tyto strategie vybrat nejvhodnější a procesně spolehlivý držák nástroje.

Vydání #7,8
Kód článku: 240739
Datum: 26. 06. 2024
Rubrika: Produktový článek / Obrábění
Autor:
Firma
Haimer

Rodinná firma střední velikosti se sídlem v Igenhausenu poblíž Augsburgu v Bavorsku. Vyvíjí, vyrábí a prodává inovativní, vysoce přesné výrobky pro obrábění kovů pro automobilový průmysl, letecký průmysl, energetiku, železniční dopravu, obecný strojírenský průmysl a mnohé další. Škála produktů zahrnuje širokou paletu držáků nástrojů ve všech běžných rozhraních a délkách, stopkových karbidových nástrojů, strojů pro technologii tepelného upínání, vyvažování, 3D měřicích zařízení a předseřizovacích strojů Haimer Microset. 

Z celkových 800 zaměstnanců po celém světě jich pracuje asi 500 ve výrobním závodě v Igenhausenu s nejmodernějšími stroji a velmi vysokým stupněm automatizace a vertikální integrace. V druhém výrobním závodě v Bielefeldu pracuje 50 zaměstnanců na výrobě předseřizovacích strojů Haimer Microset. Zkušení, dynamičtí a vysoce kvalifikovaní zaměstnanci zaručují renomovanou kvalitu "Made by Haimer". Jako aktivní výcviková společnost s více než 50 učni a vysokou mírou následné integrace HAIMER zajišťuje svůj budoucí potenciál kvalifikovaných pracovníků a přispívá k dalšímu vzdělávání mladých lidí a k zajištění budoucnosti lokality. Jako evropský lídr na trhu s technologií upínání nástrojů s denní kapacitou přibližně 4
000 držáků nástrojů přikládá velký význam technologické vyspělosti svých výrobků, proto je mezi 8 a 10 % obratu investováno do výzkumu a vývoje každý rok.

Číst dál
Související články
MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Technologie roku 2018

Další z řady odborných seminářů společnosti Misan v jejím sídle v Lysé nad Labem s názvem Technologie roku 2018 se uskutečnil v únoru ve spolupráci se společností Tungaloy. Hlavními tématy byly automatizace výrobních procesů, monitorování a propojování výrobních strojů a systémů a představení nových výrobních zařízení, nástrojů a technologií, které pak byly následně předvedeny v praktické části semináře při ukázkách obrábění. Bonusem na semináři byla přítomnost chairmana a CEO Okuma Europe a Okuma America Corporation Takeshiho Yamamota a senior manažera z oddělení obchodu Okuma Europe Ralfa Baumanna, kteří poskytli MM Průmyslovému spektru exkluzivní rozhovor.

Související články
Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Veletrh EMO opět v Hannoveru

Mezinárodní kovozpracující veletrh EMO se po čtyřech letech opět vrací do Hannoveru. Konat se bude od 18. do 23. září a podle našich informací je určitě na co se těšit. Letošním heslem veletrhu je „Connecting systems for intelligent production“, volně přeloženo „Propojováním systémů k inteligentní výrobě“. Cílem tohoto článku je představit trendy letošního veletrhu a několik novinek společností, které v průběhu předveletržní tiskové konference prozradily, jaké inovace budou na svých stáncích v Hannoveru prezentovat.

CIMT je v Číně, Čína je na CIMTu

Při letošním ročníku došlo na CIMT k významné změně. Evropští i američtí vystavovatelé byli přemístěni z hal tzv. západních do východních. Proč, to se mi nepodařilo zjistit. V reportáži před čtyřmi lety jsem umístění evropských a asijských firem popisoval s notnou nadsázkou, a tak si tuto změnu vysvětluji po svém – vystavovatelé si přečetli mé zpravodajství z výstaviště?. Také platí, že není pavilon jako pavilon. Standardy úklidu v halách, stravovacích prostorech, na toaletách byly v pavilonech, kde byla německá a švýcarská expozice, bližší evropským zemím než asijským. A o tom je jedna z čínských mentalit – jaké standardy mají být, ty jim musejí být ukázány, resp. nadiktovány či nařízeny.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

The Nexx generation

Když potřebujete rychle vyrobit funkční prototypy produktů, CNC obráběcí stroje jsou, navzdory rychlému rozvoji a rozšiřování technologie 3D tisku, stále tím nejlepším řešením. Portugalský výrobce přileb Nexx se na trhu poohlížel po vhodném stroji k rychlému prototypování. Dnes tak může experimentovat s více designovými nápady, vyrábět plně funkční prototypy a uvádět nové výrobky na trh rychleji než kdy dříve.

Novinky značky IMAO pro upínání obrobků

V dnešní době je velká poptávka po efektivní produkci různorodých výrobků v malém objemu a klíčem k vyšší produktivitě je použití přípravků, které lze flexibilně přizpůsobit mnoha různým obrobkům. Upínací prvky ONE-TOUCH se vyrábějí v mnoha různých provedeních, snadno z nich lze vybrat prvky vhodné pro upnutí požadované součásti. Upnutí a odepnutí součásti je jednoduché, bez použití dalšího nářadí a rychlé, zkracuje se čas potřebný pro manipulaci s obrobkem a tím i celkové náklady na výrobu.

Ohřevné skříně Amarc - skladujte své sudy v teple a bezpečí

Připravili jsme pro Vás přehledný web s ohřevnými prvky společnosti Amarc. www.ohrevneprvky.cz. Naleznete zde kompletní nabídku topných plášťů pro sudy a průmyslové (IBC) kontejnery i podlahové topné desky v klasickém a EX provedení pro výbušné prostředí.

Jak přispívají opakovaně použitelné čisticí utěrky k ochraně životního prostředí

Dne 5. června 1972, v den zahájení první světové konference o ochraně životního prostředí ve Stockholmu, inicioval program ochrany životního prostředí Spojených národů (United Nations Environment Programme, UNEP) oficiální světový den životního prostředí. Od té doby se každo-ročně 5. červen slaví jako mezinárodní den životního prostředí. Opakovaně použitelný systém čisticích utěrek MEWA k tomu každý den v dílnách a výrobních halách přispívá: Čistí stroje a zařízení a podporuje ochranu zdrojů.

900 000 nástrojových datových záznamů navíc

Nové rozhraní výrazně rozšiřuje datovou nabídku pro uživatele systému TDM. Ti mají nově k dispozici nástrojová data od více než 40 výrobců, tedy téměř pro každou obráběcí operaci.

Efektivní identifikace nástrojů a přenos dat

Systémový dodavatel Kelch GmbH uvádí na trh řešení Kelch QR pro kompletní, procesně spolehlivou identifikaci nástrojů, která zároveň přenáší data nástrojů do obráběcího stroje. Kelch QR je koncipováno jako jednoduché ekonomické řešení, které umožňuje podnikům zavést bez velkých dodatečných nákladů standardy Smart Factory a Průmyslu 4.0. Následující text představuje běžné metody, jako jsou tištěné etikety, postprocesor a moderní systémy, například RFID čipy a systémy pro správu nástrojů, a porovnává je s Kelch QR jako s jednoduchou a ekonomickou alternativou.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

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