Viitorul prelucrării tablei Forming 4.0 şi producţia de automobile unicat

Masini-Unelte

Viitorul prelucrării tablei Forming 4.0 şi producţia de automobile unicat

Au prezentat modul în care se evită perioadele de oprire a producției și rebuturile din secția de presare, prin aplicarea digitalizării, creând, astfel, valoare adăugată. În plus, cercetătorii de la Fraunhofer folosesc un vehicul concept fabricat în institut, pentru a demonstra că producția de automobile unicat se poate face în mod economic.

La EuroBlech 2018, printr-o demonstrație la fața locului care a inclus o presă de deformare în miniatură complet operațională și replica sa digitală, institutul a demonstrat modul în care digitalizarea poate fi implementată cu succes și în întregime în domeniul prelucrării tablei. „Demonstrăm aici faptul că proiectul nostru de cercetare Press Plant 4.0, pe care l-am prezentat virtual acum doi ani, a devenit realitate”, a spus Prof. Matthias Putz, director al Fraunhofer IWU. Având o înălțime de doi metri și cântărind 1,5 tone metrice, unitatea demonstrativă a presei funcționează cu o forță de 15 tone metrice pentru ștanțare, ambutisare și tăiere la dimensiune a diferitelor componente de testare. Aceasta nu este ceva nou. „Accentul se pune pe valoarea adăugată obținută prin îmbunătățirea digitală a utilajului”, a spus prof. Putz. Cuprinde monitorizarea fără întreruperi a procesului și utilajului, a sculei și a materialelor folosite și inspecția optică fi nală a componentei. Acest lucru oferă posibilitatea de stabilizare a procesului de producție, sporind considerabil disponibilitatea mașinilor, prelungind durata lor de utilizare și reducând semnifi cativ duratele de confi gurare a sculei.

Evaluarea inteligentă a datelor senzorilor

Mașina se monitorizează pe ea însăși și produsele sale prin intermediul senzorilor de forță, a senzorilor de poziție, inclusiv o încercare a materialului și inspecția optică fi nală a componentei: chiar înainte de ambutisarea sau tăierea la dimensiunea componentei de test în formă de stea, o încercare inclusă a materialelor verifică produsul semi-finit folosit. În acest scop, o sferă metalică solidă realizează o adâncitură în tablă aplicând o forță stabilită. Calitatea materialului poate fi dedusă pe baza adâncimii de pătrundere a sferei și a fisurilor potențial formate. Acest lucru permite identificarea defectelor materialului componentei și luarea contramăsurilor necesare: „În viitor, dorim să influențăm parametrii procesului în așa fel încât piesele bune să poată fi fabricate chiar și dintr-un material care, în alte condiții, ar fi devenit rebut”, a spus Prof. Putz.

La „Forming 4.0”, procesul și mașina sunt monitorizate, printre altele, de senzori de tensiune (măci tensometrice). Aceștia sunt montați pe cadrul presei, în masa presei și în sculă și detectează forțele și coeficienții de deformare. În loc să fie analizate separat - așa cum se obișnuiește - aceste date se introduc într-un modul software de analiză cu numele Smart Stamp care reprezintă replica virtuală a presei. Aici, datele sunt combinate și analizate. Funcționează presa în intervalul de valori normale? Sau este culisa ușor înclinată astfel încât piesa să nu fie deformată în mod adecvat sau scula se uzează mai repede? În timp ce datele de la senzori din surse discrete nu sunt întotdeauna foarte semnificative, combinarea datelor ne oferă răspunsuri precise pentru astfel de întrebări. Mai mult, replica digitală este utilizată pentru analizarea deformării mesei presei. În acest scop, senzorii individuali de forță sunt introduși în model pentru calcularea deformării suprafeței superioare a mesei. Acest instrument oferă avantaje decisive în timpul procesului de încercare prin reducerea considerabilă a reglării sculei.

Urmărirea calităţii produsului

Pe lângă datele senzorilor, evaluarea este influențată și de informațiile primite de la verificarea componentelor de la banda rulantă a presei. Acest lucru apare acolo unde geometria componentelor de încercare finite este verificată de sistemul Xeidana®, un software inovator pentru detectarea defectelor pe suprafețele componentei în timpul sau după fabricare. Ideea de bază a acestui sistem este verificarea în timp real a defectelor fiecărei componente produsă individual, pentru a permite controlul de calitate 100%. Datorită conceptului său modular, sistemul de verificare poate fi integrat optim în diferite fabrici de producție. Acest lucru înseamnă că sistemul poate fi integrat cu ușurință și repede în sistemele de manipulare existente, sau poate fi montat direct deasupra benzii rulante a liniilor de presare existente. Ca parte a exponatului „Fromning 4.0”, Xeidana® nu verifică doar calitatea componentei, ci permite și tragerea concluziilor cu privire la starea întregului sistem de producție. Sunt folosite diferite tehnologii de vizualizare pentru a oferi operatorilor informații despre procesul de producție. Aceste soluții pot include tehnologii intuitive pentru realitatea dezvoltată și realitatea virtuală. Vizitatorii pot vedea toate informațiile importante despre eficiența modulului presei demonstrative pe o tabletă care poate fi amplasată în orice poziție în fața presei - lumea reală se contopește cu cea virtuală.

Producţia de automobile unicat

„Digitalizarea merge mână în mână cu tendința către individualizarea mai accentuată a produselor fabricate industrial”, spune Sören Scheffler, cercetător la Farunhofer IWU. „Această tendință merge până acolo încât clienții solicită chiar articole unicat în industria autovehiculelor. De exemplu, se solicită piese de schimb pentru caroseria automobilelor clasice.” Totuși, producția industrială a unei piese pentru componentele caroseriei auto sau chiar a vehiculelor întregi pare imposibilă la prima vedere, în special din rațiuni economice. O singură sculă de deformare pentru o singură componentă a caroseriei auto costă sute de mii de euro. „Astfel, fabricarea convențională a unei singure caroserii auto nu este accesibilă”, estimează Scheffler. „Totuși, am elaborat o combinație de procese, care permite producția economică de autovehicule unicat. La EuroBlech 2018, cercetătorii de la Fraunhofer prezintă o aplicație a abordării lor printr-o demonstrație a exponatului „Silberhummel”, un obiect care combină diferite componente formate prin tehnologii diferite. „Silberhummel” este un vehicul concept simplificat bazat pe planurile unei mașini de curse de către producătorul de autovehicule Horch, care nu a mai fost fabricat anterior. Fraunhofer IWU a reconstruit vehiculul și a fabricat piesele exterioare ale modelului. Caroseria autovehiculului constă din piese de referință care au fost fabricate prin tehnologii de modelare și îmbinare și prin tehnologii de fabricație aditivă, toate elaborate la institut pentru un număr mic de piese mici.

Vehicul Concept

  • © Fraunhofer IWU, Folosind vehiculul concept „Silberhummel“, cercetătorii de la Fraunhofer IWU demonstrează că producerea industrială economică a autovehiculelor unicat este posibilă.

Deformarea incrementală a tablei 

„Componentele complexe ale caroseriei auto au fost fabricate prin prelucrarea incrementală a tablei - un proces care a dat deja roade pentru o piesă”, explică Sören Scheffl er. În contrast cu procesele convenționale de laminare, nu necesită scule sofi sticate. „Astfel”, a continuat Scheffler, „costul sculei este redus, precum și durata de fi nalizare a primei piese.” Forma pieselor este generată de câteva mișcări secvențiale. În particular, aceste mișcări sunt executate de un dorn de deformare, care se mișcă pe traseul CNC. Utilizând această metodă, geometriile simple, cum ar fi trunchiurile de piramide sau conuri, pot fi fabricate complet fără nici o contra-sculă. Contra-scule simple sunt utilizate pentru forme mai complexe ale componentelor. În cazul „Silberhummel”, acestea nu constau din metal solid după cum se obișnuiește, ci din lemn laminat încleiat care este economic și ușor de prelucrat. Furnizat sub forma unui pentaedru cu dimensiunile unei mese, este frezat într-un centru de prelucrare la instalațiile de încercare ale Fraunhofer IWU, producând, astfel, forma apărătorilor curbate, capacului motorului sau a pieselor laterale. Acest proces necesită doar o treime din timp în comparație cu sculele convenționale. După fi nalizare, tehnicienii montează scula într-un centru de prelucrare cu portal adaptat special. Ulterior, foaia de tablă potrivită este prinsă într-un cadru deasupra sculei. Acum se folosește un dorn semisferic, amplasat pe un centru de prelucrare mare, în loc de a fi amplasat într-un cap de găurire sau de frezare destinate acestui scop. El se deplasează pe foaia de tablă până când produsul semifi nit capătă forma sa fi nală.

Ştanţarea, îndoirea, îmbinarea

Componentele caroseriei auto, care au fost generate prin acest proces, sunt montate apoi pe o structură de susținere a cadrului foii de tablă. Acest lucru face posibilă continuarea fără piesele interne ale caroseriei, și se câștigă mult spațiu pentru instalarea sistemului de acționare electrică, planifi cată, la pilele de combustie. „Fabricarea cadrului din tablă se bazează pe un alt proces foarte fl exibil, care poate fi utilizat pentru producerea economică a unor serii mici de piese din tablă”, a explicat Sören Scheffler. „Numim acest proces ștanțare-îndoire-îmbinare, sau, pe scurt, StaBiFü®.” StaBiFü® este conceput să fi e economic pentru un număr de numai câteva mii de piese din tablă anual. Sculele de prelucrare în mai multe faze se reduc la o singură fază de prelucrare, iar activitatea de prelucrare rămasă constă din procesele simple de ajustare și pliere.

După fabricarea componentelor individuale, acestea sunt îmbinate pentru a realiza o caroserie auto completă. Sudarea convențională a componentelor individuale este difi cilă și se realizează prin comanda roboților într-o atmosferă protectoare. Prin contrast, cercetătorii utilizează aici, de asemenea, un proces foarte fl exibil: îmbină componentele „Silberhummel” prin sudare manuală cu laser, care nu necesită dispozitive de centrare și de fi xare și folosesc dispozitive manuale cu laser pe bază de scaner. „Datorită combinației de procese de fabricare noi, rapide și fl exibile, au fost necesare doar câteva luni ca să obținem caroseria fi nală a „Silberhummel” pornind de la o idee. Acest lucru înseamnă că producția de autovehicule unicat poate fi efi cientă și din perspectiva resurselor”, spune Scheffler. (www.iwu.fraunhofer.de)


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord