Digitalno gorivo za motor sodobne proizvodnje

Pripravite se na popolno digitalno preobrazbo proizvodnje. Če je CAD srce zasnove izdelkov, je CAM živčni sistem proizvodnje, ki v zadnjih letih deluje čedalje hitreje, pametneje in z minimalnim posegom ljudi.

Stopnja avtomatizacije sodobne proizvodnje zavidljivo raste. Lani sem obiskal kitajsko tovarno pametnih telefonov družbe Honor, v kateri je stopnja avtomatizacije dosegla že 85 odstotkov! Kako je to mogoče, če so pa sodobni telefoni sestavljeni iz na stotine drobcenih komponent? Avtomatizacija je močno odvisna od izkoriščanja programske opreme za računalniško podprto proizvodnjo (CAM). In tako kot se je področje rešitev CAD temeljito prevetrilo s tehnologijami umetne inteligence, nekaj podobnega velja tudi za rešitve CAM. V orodjih CAM tako asistenti umetne inteligence že opravijo večino rutinskega dela.

Napredno prepoznavanje gradnikov je prignano do res zavidljive stopnje avtomatizacije, umetna inteligenca ne prepozna le vijakov in matic ali lukenj, temveč razume celotno proizvodno strategijo. Sistem samodejno izbere orodja, določi vrstni red operacij in izračuna optimalne parametre rezanja/zlaganja/lepljenja/varjenja oziroma katerekoli podprte proizvodne operacije glede na material. Še več, sodobni CAM-sistemi se učijo iz preteklih projektov podjetja. Če je neka strategija sestavljanja ali rezanja zlitine delovala odlično pred mesecem dni, bo sistem to strategijo in proizvodne postopke samodejno predlagal za nov, podoben del.

Vsemogočni digitalni dvojčki

Zdi se, da bo letos t. i. poskusni tek na stroju (angl. dry run) postal zgodovina. Simulacije izdelave v CAM-okolju so že tako natančne (če imajo na voljo dovolj bogato zbirko podatkov o strojih in procesih), da (lahko) operaterji že prvi kos izdelajo s polno hitrostjo. To gotovost jim daje programska oprema, ki ne simulira le poti orodja, temveč celotno kinematično okolje stroja, vključno z vpenjali, roboti za strego in merilnimi sondami, skratka gre za simulacijo delovanja celotne proizvodne celice. CAM-sistemi simulirajo dejansko 'G-kodo', ki jo bo krmilnik stroja izvršil, in ne le generične poti orodja. To praktično odpravi tveganje za trke, ki se jih inženirji najbolj bojijo, saj (lahko) vodijo v strojelom.

Hibridna in večosna proizvodnja

Pospešeno se briše tudi meja med aditivno (3D-tisk) in subtraktivno proizvodnjo (CNC-rezkanje). Zasluge za to ima t. i. hibridni CAM. Programska oprema zdaj brezhibno upravlja stroje, ki najprej nanesejo material s 3D-tiskom, nato pa ga v istem ciklu poravnajo z rezkanjem.

Prebojne rešitve v sodobni proizvodnji predstavlja tudi simultana 5-osna obdelava. 5-osni stroji so postali industrijski standard. CAM-algoritmi zanje pa so optimizirani tako, da orodje vedno vzdržuje idealen kot glede na površino, kar dramatično izboljša kakovost površine in podaljša življenjsko dobo orodja.

Industrijski internet stvari

Industrijski internet stvari (IIoT) je v zadnjem desetletju resnično zaživel, tudi po zaslugi razvoja rešitev CAM. Omenjena programska oprema namreč ni več izoliran otok v pisarni tehnologa, temveč je neposredno povezana s stroji v proizvodnji. To omogoča vzpostavitev povratne zanke informacij v realnem času. Senzorji na stroju pošiljajo najrazličnejše podatke (npr. obremenitev vretena, vibracije) nazaj v CAM-sistem. Če sistem zazna (prekomerno) obrabo orodja, lahko v realnem času prilagodi parametre za naslednji kos ali predlaga menjavo orodja. Podatki o orodjih, knjižnice parametrov in podatki o nadaljnji obdelavi so shranjeni v oblaku, kar omogoča, da tehnologi in operaterji dostopajo do najnovejših različic programov kjerkoli in kadarkoli ter tako sproti izboljšujejo proizvodne procese in rezultate obdelav.

Težnje po 'zeleni' proizvodnji

Prostora za umazane proizvodne tehnologije je v sodobnih tovarnah vse manj. V ospredje stopa trajnostna obdelava, kjer orodja CAM lahko igrajo ključno vlogo pri doseganju okoljskih ciljev. Denimo s pomenljivimi prihranki energije. CAM-algoritmi izračunajo poti orodja tako, da zmanjšajo število nepotrebnih premikov in optimizirajo porabo energije vretena. Dodatne prihranke je moč ustvariti z zmanjšanjem uporabe hladilnih tekočin. CAM-sistemi so vse bolj prilagojeni za t. i. suho obdelavo ali obdelavo z minimalnim mazanjem, kar zmanjšuje stroške v proizvodnji in njen vpliv na okolje.

Tehnolog kot 'orkestrator'

Spreminja se tudi vloga uporabnikov rešitev CAM. Vloga CAM-programerja prehaja iz pisanja posameznih vrstic kode v vlogo procesnega inženirja. Namesto »Kako naj orodje potuje po tem robu?« se inženir zdaj sprašuje »Kako naj optimiziram celotno proizvodno celico, da bo dosegla maksimalno kakovost ob minimalnem ogljičnem odtisu?«. CAM-rešitve so postale že tako intuitivne, da se vrzel med načrtovanjem (CAD) in izdelavo (CAM) zapira, kar podjetjem omogoča, da od ideje do prvega kosa pridejo v nekaj urah, ne več v dneh ali tednih. In z bistveno manj strokovnjaki ...