Les fonderies adoptent de plus en plus l'automatisation des processus basée sur les données pour atteindre les objectifs à long terme de meilleure qualité, moins de déchets, une disponibilité maximale et des coûts minimaux. La synchronisation numérique entièrement intégrée des processus de versement et de moulage (coulée sans couture) est particulièrement précieuse pour les fonderies confrontées aux défis de la production juste à temps, des temps de cycle réduits et des changements de modèle plus fréquents. Avec des systèmes de moulage et de moulage automatisés qui se connectent de manière transparente, le processus de coulée devient plus rapide et les pièces de meilleure qualité sont produites de manière plus cohérente. Le processus de versement automatisé comprend la surveillance de la température de versement, ainsi que l'alimentation du matériau d'inoculation et la vérification de chaque moule. Cela améliore la qualité de chaque moulage et réduit le taux de ferraille. Cette automatisation complète réduit également le besoin d'opérateurs avec des années d'expérience spécialisée. Les opérations deviennent également plus sûres car moins de travailleurs sont impliqués dans l'ensemble. Cette vision n'est pas une vision de l'avenir; Cela se produit maintenant. Des outils tels que l'automatisation des fonds et la robotique, la collecte et l'analyse des données ont évolué au fil des décennies, mais les progrès se sont accélérés récemment avec le développement de l'informatique à haute performance abordable et des capteurs avancés de l'industrie 4.0 et des systèmes de contrôle compatibles. Les solutions et les partenaires permettent désormais aux fonderies de créer une infrastructure intelligente robuste pour soutenir des projets plus ambitieux, réunissant plusieurs sous-processus précédemment indépendants pour coordonner leurs efforts. Le stockage et l'analyse des données de processus collectés par ces systèmes intégrés automatisés ouvrent également la porte à un cycle vertueux d'amélioration continue basée sur les données. Les fonderies peuvent collecter et analyser les paramètres du processus en examinant les données historiques pour trouver des corrélations entre eux et les résultats du processus. Le processus automatisé fournit ensuite un environnement transparent dans lequel toute amélioration identifiée par l'analyse peut être soigneusement et rapidement testée, validée et, si possible, mise en œuvre.
Les défis de moulage sans couture en raison de la tendance vers la production juste à temps, les clients utilisant des lignes de moulage Disamatic® doivent souvent changer fréquemment de modèles entre les petits lots. En utilisant des équipements tels qu'un changeur de poudre automatique (APC) ou un changeur de poudre rapide (QPC) de DISA, les modèles peuvent être modifiés en aussi peu qu'une minute. Au fur et à mesure que des changements de motifs à grande vitesse se produisent, le goulot d'étranglement du processus a tendance à se déplacer vers le coulage - le temps nécessaire pour déplacer manuellement le tundish à verser après un changement de modèle. La coulée sans couture est le meilleur moyen d'améliorer cette étape du processus de coulée. Bien que la coulée soit souvent déjà partiellement automatisée, l'automatisation complète nécessite une intégration transparente des systèmes de contrôle de la ligne de moulage et de l'équipement de remplissage afin qu'ils fonctionnent complètement de manière synchrone dans toutes les situations de fonctionnement possibles. Pour y parvenir de manière fiable, l'unité de versement doit savoir exactement où il est sûr de verser le moule suivant et, si nécessaire, ajuster la position de l'unité de remplissage. Atteindre un remplissage automatique efficace dans un processus de production stable du même moule n'est pas si difficile. Chaque fois qu'un nouveau moule est fabriqué, la colonne de moule déplace la même distance (épaisseur du moule). De cette façon, l'unité de remplissage peut rester dans la même position, prête à remplir le moule vide suivant après l'arrêt de la ligne de production. Seuls les ajustements mineurs à la position de versement sont nécessaires pour compenser les changements d'épaisseur de moisissure causés par les changements de compressibilité du sable. La nécessité de ces ajustements fins a récemment été réduite grâce aux nouvelles caractéristiques de la ligne de moulage qui permettent aux positions de versement de rester plus cohérentes pendant la production cohérente. Une fois chaque coulée terminée, la ligne de moulage déplace à nouveau un coup, plaçant le moule vide suivant en place pour commencer la prochaine verse. Pendant que cela se produit, le dispositif de remplissage peut être rempli. Lors de la modification du modèle, l'épaisseur du moule peut changer, ce qui nécessite une automatisation complexe. Contrairement au processus de bac à sable horizontal, où la hauteur du bac à sable est fixe, le processus vertical Disamatic® peut ajuster l'épaisseur du moule à l'épaisseur exacte nécessaire pour chaque ensemble de modèles pour maintenir un rapport sable / fer constant et tenir compte de la hauteur du modèle. Il s'agit d'un avantage majeur pour assurer une qualité de coulée et une utilisation des ressources optimales, mais les épaisseurs de moisissures variables rendent le contrôle automatique du coulée. Après un changement de modèle, la machine Disamatic® commence à produire le prochain lot de moules de la même épaisseur, mais la machine de remplissage sur la ligne remplit toujours les moules du modèle précédent, qui peut avoir une épaisseur de moisissure différente. Pour lutter contre cela, la ligne de moulage et l'usine de remplissage doivent fonctionner de manière transparente comme un système synchronisé, produisant des moules d'une épaisseur et en versant en toute sécurité un autre. Coulant sans couture après le changement de motif. Après le changement de motif, l'épaisseur du moule restant entre les machines de moulage reste la même. L'unité de versement fabriquée à partir du modèle précédent reste la même, mais comme le nouveau moule sortant de la machine de moulage peut être plus épais ou plus mince, la chaîne entière peut progresser à différentes distances de chaque cycle - à l'épaisseur de la nouvelle forme. Cela signifie qu'à chaque trait de la machine de moulage, le système de coulée sans couture doit ajuster la position de coulée en préparation du casting suivant. Une fois le lot de moules précédent versé, l'épaisseur du moule redevient constante et la production stable reprend. Par exemple, si le nouveau moule a une épaisseur de 150 mm au lieu du moule de 200 mm d'épaisseur qui était encore versé auparavant, le dispositif de versement doit se déplacer à 50 mm vers la machine de moulage avec chaque trait de la machine de moulage pour être en position de versement correcte. . Pour qu'une usine de versement se prépare à verser lorsque la colonne de moisissure cesse de bouger, le contrôleur de plante de remplissage doit savoir exactement dans quel moule il versera et quand et où il arrivera dans la zone de versement. À l'aide d'un nouveau modèle qui produit des moules épais tout en coulant des moules minces, le système devrait pouvoir lancer deux moules en un seul cycle. Par exemple, lors de la fabrication d'un moule de 400 mm de diamètre et de la verse d'un moule de 200 mm de diamètre, le dispositif de versement doit être à 200 mm de la machine de moulage pour chaque moule fabriqué. À un moment donné, la course de 400 mm repoussera deux moules non remplis de 200 mm de diamètre de la zone de versement possible. Dans ce cas, la machine de moulage doit attendre que le dispositif de remplissage ait fini de verser les deux moules de 200 mm avant de passer à la course suivante. Ou, lors de la fabrication de moules minces, le verseur doit être capable de sauter complètement le versement dans le cycle tout en versant des moules épais. Par exemple, lors de la fabrication d'un moule de 200 mm de diamètre et de la verse d'un moule de 400 mm de diamètre, placer un nouveau moule de 400 mm de diamètre dans la zone de versement signifie que deux moules de 200 mm de diamètre doivent être fabriqués. Le suivi, les calculs et l'échange de données requis pour un système de moulage et de versement intégré pour fournir des versions automatisées sans problème, comme décrit ci-dessus, ont présenté des défis pour de nombreux fournisseurs d'équipement dans le passé. Mais grâce aux machines modernes, aux systèmes numériques et aux meilleures pratiques, la coulée transparente peut être (et a été) réalisée rapidement avec une configuration minimale. La principale exigence est une forme de «comptabilité» du processus, fournissant des informations sur l'emplacement de chaque formulaire en temps réel. Le système monitizer® | CIM (module intégré informatique) de Disa atteint cet objectif en enregistrant chaque moule fabriqué et en suivant son mouvement à travers la ligne de production. En tant que temporisateur de processus, il génère une série de flux de données horodatés qui calculent la position de chaque moule et sa buse sur la ligne de production chaque seconde. Si nécessaire, il échange des données en temps réel avec le système de contrôle de l'usine de remplissage et d'autres systèmes pour obtenir une synchronisation précise. Le système DISA extrait des données importantes pour chaque moule de la base de données CIM, telles que l'épaisseur du moule et peut / ne peut pas être versée, et l'envoie au système de commande de la plante de remplissage. En utilisant ces données précises (générées après l'extrudé le moule), le verseur peut déplacer l'ensemble versant vers la position correcte avant l'arrivée du moule, puis commencer à ouvrir la tige de bouchon pendant que le moule est toujours en mouvement. Le moule arrive à temps pour recevoir le fer de la plante de versement. Ce timing idéal est crucial, c'est-à-dire que la fusion atteint la tasse versante avec précision. Le temps de versement est un goulot d'étranglement de la productivité commun, et en synchronisant parfaitement le début de la coulée, les temps de cycle peuvent être réduits de plusieurs dixièmes de seconde. Le système de moulage DISA transfère également les données pertinentes de la machine de moulage, telles que la taille du moule actuelle et la pression d'injection, ainsi que des données de processus plus larges telles que la compressibilité du sable, au monitizer® | CIM. À son tour, monitizer® | CIM reçoit et stocke des paramètres critiques de qualité pour chaque moule de la plante de remplissage, tels que la température de verse, le temps de la pour la vitesse et le succès des processus de vers et d'inoculation. Cela permet à des formes individuelles d'être marquées comme mauvaises et séparées avant de mélanger dans le système de tremblements. En plus de l'automatisation des machines de moulage, des lignes de moulage et du moulage, Monitizer® | CIM fournit un cadre conforme à 4.0 pour l'acquisition, le stockage, le reporting et l'analyse. La gestion de la fonderie peut afficher des rapports détaillés et explorer les données pour suivre les problèmes de qualité et stimuler les améliorations potentielles. L'expérience de casting sans couture d'Ortrander, Ortrander Eisenhütte, est une fonderie familiale en Allemagne qui se spécialise dans la production de volumes de mi-volume, de castings de fer de haute qualité pour les composants automobiles, les poêles en bois lourd et les pièces d'infrastructure et les machines générales. La fonderie produit du fer gris, du fer ductile et du fer graphite compacté et produit environ 27 000 tonnes de pièces moulées de haute qualité par an, opérant deux quarts de travail cinq jours par semaine. Ortrander exploite quatre fours de fusion à induction de 6 tonnes et trois lignes de moulage DISA, produisant environ 100 tonnes de pièces moulées par jour. Cela comprend de courts séries de production d'une heure, parfois moins pour les clients importants, de sorte que le modèle doit être changé fréquemment. Pour optimiser la qualité et l'efficacité, le PDG Bernd H. Williams-Book a investi des ressources importantes dans la mise en œuvre de l'automatisation et de l'analyse. La première étape a été d'automatiser le processus de fusion et de dosage du fer, à la mise à niveau de trois fours de coulée existants en utilisant le dernier système Pourtech, qui comprend la technologie laser 3D, l'incubation et le contrôle de la température. Les fours, les lignes de moulage et de coulée sont désormais contrôlés numériquement et synchronisés, fonctionnant presque complètement automatiquement. Lorsque la machine de moulage modifie le modèle, le contrôleur de la pourtech pour le contrôleur interroge le système Disa Monitizer® | CIM pour les nouvelles dimensions de moule. Sur la base des données DISA, le contrôleur de la pour-écoulement calcule où placer le nœud pour chaque coulée. Il sait exactement quand le premier nouveau moule arrive à l'usine de remplissage et passe automatiquement à la nouvelle séquence de versement. Si le gabarit atteint la fin de sa course à tout moment, la machine Disamatic® s'arrête et le gabarit revient automatiquement. Lorsque le premier nouveau moule est retiré de la machine, l'opérateur est alerté afin qu'il puisse vérifier visuellement qu'il est dans la bonne position. Les avantages des processus traditionnels de coulée traditionnels sans couture ou des systèmes automatisés moins complexes peuvent entraîner une perte de temps de production pendant les changements de modèle, ce qui est inévitable même avec des changements de moisissure rapides sur une machine de moulage. La réinitialisation manuelle de la verseur et les moules versées sont plus lentes, nécessite plus d'opérateurs et sont sujets à des erreurs telles que la poussée. Ortrander a découvert que lors de la mise en bouteille à la main, ses employés sont finalement devenus fatigués, ont perdu une concentration et ont fait des erreurs, comme le relâchement. L'intégration transparente de la moulure et de la coulée permet des processus plus rapides, plus cohérents et de meilleure qualité tout en réduisant les déchets et les temps d'arrêt. Avec Ortrander, le remplissage automatique élimine les trois minutes auparavant nécessaires pour ajuster la position de l'unité de remplissage lors des modifications du modèle. L'ensemble du processus de conversion prenait 4,5 minutes, a déclaré M. Williams-Book. Moins de deux minutes aujourd'hui. En changeant entre 8 et 12 modèles par quart de travail, les employés d'Ortrander passent désormais environ 30 minutes par quart de travail, la moitié de plus qu'auparavant. La qualité est améliorée grâce à une plus grande cohérence et à la capacité d'optimiser en continu les processus. Ortrander a réduit les déchets d'environ 20% en introduisant une coulée transparente. En plus de réduire les temps d'arrêt lors de la modification des modèles, toute la ligne de moulage et de versement ne nécessite que deux personnes au lieu des trois précédents. Sur certains quarts de travail, trois personnes peuvent exploiter deux lignes de production complètes. La surveillance est presque tous ces travailleurs: à part la sélection du modèle suivant, la gestion des mélanges de sable et le transport de la fonte, ils ont peu de tâches manuelles. Un autre avantage est le besoin réduit d'employés expérimentés, difficiles à trouver. Bien que l'automatisation nécessite une formation sur l'opérateur, elle fournit aux gens les informations critiques du processus dont ils ont besoin pour prendre de bonnes décisions. À l'avenir, les machines peuvent prendre toutes les décisions. Les dividendes de données de la coulée transparente lorsque vous essayez d'améliorer un processus, les fonderies disent souvent: «Nous faisons la même chose de la même manière, mais avec des résultats différents.» Ils coulent donc à la même température et au même niveau pendant 10 secondes, mais certaines pièces moulées sont bonnes et certaines sont mauvaises. En ajoutant des capteurs automatisés, en collectant des données horrifiques sur chaque paramètre de processus et en surveillant les résultats, un système de coulée sans couture intégré crée une chaîne de données de processus connexes, ce qui facilite l'identification des causes profondes lorsque la qualité commence à se détériorer. Par exemple, si des inclusions inattendues se produisent dans un lot de disques de frein, les gestionnaires peuvent rapidement vérifier que les paramètres sont dans des limites acceptables. Étant donné que les contrôleurs de la machine de moulage, de la plante de coulée et d'autres fonctions tels que les fours et les mélangeurs de sable fonctionnent de concert, les données qu'ils génèrent peuvent être analysées pour identifier les relations tout au long du processus, des propriétés de sable à la qualité de surface finale de la coulée. Un exemple possible est la façon dont le niveau de versage et la température affectent le remplissage des moisissures pour chaque modèle individuel. La base de données résultante jette également les bases de l'utilisation future de techniques d'analyse automatisées telles que l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle (IA) pour optimiser les processus. Ortrander recueille les données de processus en temps réel via des interfaces machine, des mesures de capteur et des échantillons de test. Pour chaque coulée de moisissure, environ un millier de paramètres sont collectés. Auparavant, il n'a enregistré que le temps requis pour chaque coulée, mais maintenant il sait exactement quel est le niveau de la buse de versement à chaque seconde, permettant au personnel expérimenté d'examiner comment ce paramètre affecte les autres indicateurs, ainsi que la qualité finale de la coulée. Le liquide est-il drainé de la buse de versement pendant que le moule est rempli, ou la buse versante est-elle remplie à un niveau presque constant pendant le remplissage? Ortrander produit trois à cinq millions de moules par an et a collecté une énorme quantité de données. Ortrander stocke également plusieurs images de chaque coulée de la base de données pourtech en cas de problèmes de qualité. Trouver un moyen d'évaluer automatiquement ces images est un objectif futur. Conclusion. La formation et le versement automatisés simultanés entraînent des processus plus rapides, une qualité plus cohérente et moins de déchets. Avec une coulée fluide et un changement automatique de motifs, la ligne de production fonctionne efficacement de manière autonome, ne nécessitant qu'un effort manuel minimal. Étant donné que l'opérateur joue un rôle de supervision, moins de personnel est nécessaire. La coulée transparente est maintenant utilisée dans de nombreux endroits du monde et peut être appliquée à toutes les fonderies modernes. Chaque fonderie nécessitera une solution légèrement différente adaptée à ses besoins, mais la technologie pour la mettre en œuvre est bien prouvée, actuellement disponible auprès de DISA et de son partenaire pour-technologie AB, et ne nécessite pas beaucoup de travail. Des travaux personnalisés peuvent être effectués. L'utilisation accrue de l'intelligence artificielle et de l'automatisation intelligente dans les fonderies est toujours dans la phase de test, mais à mesure que les fonderies et les OEM recueillent plus de données et une expérience supplémentaire au cours des deux à trois prochaines années, la transition vers l'automatisation s'accélérera considérablement. Cette solution est actuellement facultative, cependant, car l'intelligence des données est le meilleur moyen d'optimiser les processus et d'améliorer la rentabilité, une plus grande automatisation et la collecte de données devient une pratique standard plutôt qu'un projet expérimental. Dans le passé, les plus grands actifs d'une fonderie étaient son modèle et l'expérience de ses employés. Maintenant que la coulée transparente est combinée avec une plus grande automatisation et des systèmes de l'industrie 4.0, les données deviennent rapidement le troisième pilier du succès de la fonderie.
—Nous remercions sincèrement la téléchymosetaine et l'Ortrander Eisenhütte pour leurs commentaires lors de la préparation de cet article.
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Heure du poste: oct-05-2023