자동 성형

파운드리에서는 품질 향상, 폐기물 감소, 가동 시간 최대화, 비용 최소화라는 장기 목표를 달성하기 위해 데이터 기반 프로세스 자동화를 점점 더 많이 채택하고 있습니다.주입 및 성형 공정(원활한 주조)의 완전히 통합된 디지털 동기화는 적시 생산, 사이클 시간 단축 및 빈번한 모델 변경 문제에 직면한 주조소에 특히 유용합니다.서로 원활하게 연결되는 자동화된 성형 및 주조 시스템을 통해 주조 공정이 더욱 빨라지고 고품질 부품이 더욱 일관되게 생산됩니다.자동화된 주입 공정에는 주입 온도 모니터링은 물론 접종 재료 공급 및 각 금형 점검이 포함됩니다.이는 각 주조의 품질을 향상시키고 불량률을 감소시킵니다.또한 이 포괄적인 자동화 덕분에 수년간의 전문 경험을 갖춘 운영자의 필요성도 줄어듭니다.또한 전체적으로 더 적은 수의 작업자가 참여하기 때문에 작업이 더 안전해집니다.이 비전은 미래에 대한 비전이 아닙니다.지금 이런 일이 일어나고 있습니다.파운드리 자동화, 로봇 공학, 데이터 수집 및 분석과 같은 도구는 수십 년에 걸쳐 발전해 왔지만 최근에는 저렴한 고성능 컴퓨팅과 고급 Industry 4.0 네트워크 센서 및 호환 제어 시스템의 개발로 발전이 가속화되었습니다.이제 솔루션과 파트너를 통해 파운드리는 더욱 야심찬 프로젝트를 지원하는 강력하고 지능적인 인프라를 구축하고 이전에 독립적이었던 여러 하위 프로세스를 통합하여 노력을 조정할 수 있습니다.이러한 자동화된 통합 시스템을 통해 수집된 프로세스 데이터를 저장하고 분석하면 데이터 중심의 지속적인 개선의 선순환이 가능해집니다.주조소는 과거 데이터를 조사하여 프로세스 매개변수와 프로세스 결과 사이의 상관관계를 찾아 프로세스 매개변수를 수집하고 분석할 수 있습니다.그런 다음 자동화된 프로세스는 분석을 통해 식별된 개선 사항을 철저하고 신속하게 테스트하고 검증하며 가능한 경우 구현할 수 있는 투명한 환경을 제공합니다.
원활한 성형 과제 적시 생산 추세로 인해 DISAMATIC® 성형 라인을 사용하는 고객은 소규모 배치 사이에서 자주 모델을 변경해야 하는 경우가 많습니다.DISA의 APC(자동 분말 교환기) 또는 QPC(빠른 분말 교환기)와 같은 장비를 사용하면 템플릿을 1분 안에 변경할 수 있습니다.고속 패턴 변경이 발생함에 따라 프로세스의 병목 현상은 타설 방향으로 이동하는 경향이 있습니다. 이는 패턴 변경 후 타설을 위해 턴디시를 수동으로 이동하는 데 필요한 시간입니다.이음매 없는 주조는 주조 공정의 이 단계를 개선하는 가장 좋은 방법입니다.주조는 이미 부분적으로 자동화되어 있는 경우가 많지만, 완전 자동화를 위해서는 성형 라인과 충전 장비의 제어 시스템을 완벽하게 통합하여 가능한 모든 작업 상황에서 완전히 동시에 작동할 수 있어야 합니다.이를 안정적으로 달성하려면 주입 장치가 다음 금형을 안전하게 주입할 수 있는 위치를 정확히 알아야 하며 필요한 경우 주입 장치의 위치를 ​​조정해야 합니다.동일한 금형의 안정적인 생산 공정에서 효율적인 자동 충전을 달성하는 것은 그리 어렵지 않습니다.새로운 금형이 만들어질 때마다 금형 기둥은 같은 거리(금형 두께)만큼 이동합니다.이러한 방식으로 충전 장치는 동일한 위치에 유지되어 생산 라인이 중단된 후 다음 빈 금형을 채울 준비를 할 수 있습니다.모래 압축성 변화로 인한 금형 두께 변화를 보상하려면 타설 위치를 약간만 조정하면 됩니다.일관된 생산 중에 주입 위치를 보다 일관되게 유지할 수 있는 새로운 성형 라인 기능 덕분에 이러한 미세 조정의 필요성이 최근 더욱 줄어들었습니다.각 타설이 완료되면 성형 라인이 다시 한 스트로크를 이동하여 다음 타설을 시작하기 위해 다음 빈 몰드를 제자리에 배치합니다.이런 일이 발생하는 동안 충전 장치를 다시 채울 수 있습니다.모델 변경 시 금형의 두께가 변경될 수 있어 복잡한 자동화가 필요합니다.샌드박스의 높이가 고정되는 수평 샌드박스 공정과 달리 수직 DISAMATIC® 공정은 각 모델 세트에 필요한 정확한 두께로 금형의 두께를 조정하여 일정한 모래 대 철 비율을 유지하고 높이를 설명할 수 있습니다. 모델의.이는 최적의 주조 품질과 자원 활용을 보장하는 데 있어 주요 이점이지만, 다양한 금형 두께로 인해 자동 주조 제어가 더욱 어려워집니다.모델 변경 후 DISAMATIC® 기계는 동일한 두께의 다음 금형 배치를 생산하기 시작하지만 라인의 충전 기계는 여전히 금형 두께가 다를 수 있는 이전 모델의 금형을 채웁니다.이 문제를 해결하려면 성형 라인과 충전 공장이 하나의 동기화된 시스템으로 원활하게 작동하여 한 두께의 금형을 생산하고 다른 두께의 금형을 안전하게 쏟아 부어야 합니다.패턴 변경 후 원활한 따르기.패턴 변경 후에도 성형기 사이에 남아있는 금형의 두께는 동일하게 유지됩니다.이전 모델에서 만들어진 타설 장치는 동일하게 유지되지만 성형기에서 나오는 새 금형이 더 두꺼울 수도 얇을 수도 있기 때문에 전체 스트링은 각 사이클마다 다른 거리, 즉 새 형태의 두께로 전진할 수 있습니다.이는 성형기의 각 스트로크마다 심리스 주조 시스템이 다음 주조를 준비하기 위해 주조 위치를 조정해야 함을 의미합니다.이전 배치의 금형을 타설한 후 금형의 두께가 다시 일정해지며 안정적인 생산이 재개됩니다.예를 들어, 이전에 아직 타설 중이던 200mm 두께의 주형 대신 새 주형의 두께가 150mm인 경우, 올바른 타설 위치에 있도록 타설 장치는 성형기의 각 스트로크마다 성형기 쪽으로 50mm 뒤로 이동해야 합니다..주형 기둥의 움직임이 멈출 때 타설 플랜트가 타설을 준비하려면, 주형 플랜트 컨트롤러는 주형이 어떤 주형에 쏟아질지, 언제 어디서 타설 영역에 도착할지 정확히 알아야 합니다.얇은 주형을 주조하면서 두꺼운 주형을 생산하는 새로운 모델을 사용하면 한 사이클에 두 개의 주형을 주조할 수 있어야 합니다.예를 들어 직경 400mm의 금형을 제작하고 직경 200mm의 금형을 타설할 경우, 제작된 각 금형마다 타설 장치가 성형기로부터 200mm 떨어져 있어야 합니다.어느 시점에서 400mm 스트로크는 두 개의 채워지지 않은 200mm 직경의 주형을 가능한 타설 영역 밖으로 밀어냅니다.이 경우 성형기는 충전 장치가 두 개의 200mm 금형 붓기를 완료할 때까지 기다렸다가 다음 스트로크로 이동해야 합니다.또는 얇은 몰드를 만들 때, 푸어러는 두꺼운 몰드를 붓는 동안 사이클에서 붓기를 완전히 건너뛸 수 있어야 합니다.예를 들어, 직경 200mm의 금형을 만들고 직경 400mm의 금형을 붓는 경우, 직경 400mm의 새로운 금형을 타설 영역에 배치한다는 것은 직경 200mm의 금형 2개를 만들어야 한다는 것을 의미합니다.위에서 설명한 것처럼 문제 없는 자동 주입을 제공하기 위해 통합 성형 및 주입 시스템에 필요한 추적, 계산 및 데이터 교환은 과거에 많은 장비 공급업체에게 과제를 안겨주었습니다.그러나 최신 기계, 디지털 시스템 및 모범 사례 덕분에 최소한의 설정으로 신속하게 원활한 붓기를 달성할 수 있습니다.주요 요구 사항은 각 양식의 위치에 대한 정보를 실시간으로 제공하는 일종의 프로세스 "회계"입니다.DISA의 Monitizer®|CIM(컴퓨터 통합 모듈) 시스템은 제작된 각 금형을 기록하고 생산 라인 전체의 움직임을 추적하여 이러한 목표를 달성합니다.공정 타이머로서 매초 생산 라인에서 각 금형과 노즐의 위치를 ​​계산하는 일련의 타임 스탬프 데이터 스트림을 생성합니다.필요한 경우 충진 플랜트 제어 시스템 및 기타 시스템과 실시간으로 데이터를 교환하여 정확한 동기화를 달성합니다.DISA 시스템은 CIM 데이터베이스에서 금형 두께, 타설 가능 여부 등 각 금형에 대한 중요한 데이터를 추출하여 충진 플랜트 제어 시스템으로 보냅니다.이 정확한 데이터(몰드가 압출된 후 생성됨)를 사용하여 푸어러는 몰드가 도착하기 전에 푸어링 어셈블리를 올바른 위치로 이동한 다음 몰드가 계속 이동하는 동안 스토퍼 로드를 열기 시작할 수 있습니다.주형은 쏟아지는 공장에서 철을 받기 위해 제 시간에 도착합니다.이 이상적인 타이밍은 매우 중요합니다. 즉, 용융물이 쏟아지는 컵에 정확하게 도달합니다.타설 시간은 일반적인 생산성 병목 현상이며, 타설 시작 시점을 완벽하게 맞추면 사이클 시간을 수십 분의 1초까지 줄일 수 있습니다.또한 DISA 성형 시스템은 현재 금형 크기, 사출 압력 등 성형기의 관련 데이터는 물론 모래 압축성과 같은 광범위한 공정 데이터를 Monitizer®|CIM으로 전송합니다.이어서, Monitizer®|CIM은 주입 온도, 주입 시간, 주입 및 접종 프로세스의 성공 여부와 같이 충진 플랜트로부터 각 금형에 대한 품질에 중요한 매개변수를 수신하고 저장합니다.이를 통해 쉐이킹 시스템에서 혼합하기 전에 개별 형태를 불량으로 표시하고 분리할 수 있습니다.성형 기계, 성형 라인 및 주조 자동화 외에도 Monitizer®|CIM은 획득, 저장, 보고 및 분석을 위한 Industry 4.0 호환 프레임워크를 제공합니다.주조소 관리자는 세부 보고서를 확인하고 데이터를 드릴다운하여 품질 문제를 추적하고 잠재적인 개선을 추진할 수 있습니다.Ortrander의 완벽한 주조 경험 Ortrander Eisenhütte는 자동차 부품, 대형 목재 난로 및 기반 시설, 일반 기계 부품을 위한 중간 규모의 고품질 철 주조 생산을 전문으로 하는 독일의 가족 소유 주조 공장입니다.주조소에서는 회주철, 연성철, 흑연철을 생산하고, 주 5일 2교대로 운영되며 연간 약 27,000톤의 고품질 주물을 생산합니다.Ortrander는 6톤 유도 용해로 4개와 DISA 성형 라인 3개를 운영하여 하루에 약 100톤의 주물을 생산합니다.여기에는 1시간의 짧은 생산 실행이 포함되며 중요한 고객의 경우 더 짧은 경우도 있으므로 템플릿을 자주 변경해야 합니다.품질과 효율성을 최적화하기 위해 CEO Bernd H. Williams-Book은 자동화 및 분석 구현에 상당한 리소스를 투자했습니다.첫 번째 단계는 철 용해 및 투입 공정을 자동화하고 3D 레이저 기술, 인큐베이션 및 온도 제어가 포함된 최신 pourTECH 시스템을 사용하여 기존 주조로 3개를 업그레이드하는 것이었습니다.용광로, 성형 및 주조 라인은 이제 디지털 방식으로 제어 및 동기화되어 거의 완전히 자동으로 작동됩니다.성형 기계의 모델이 변경되면 pourTECH 타설 컨트롤러는 DISA Monitizer®|CIM 시스템에 새로운 금형 치수를 쿼리합니다.DISA 데이터를 기반으로 타설 컨트롤러는 각 타설에 대해 타설 노드를 배치할 위치를 계산합니다.첫 번째 새 금형이 충전 공장에 도착하는 시기를 정확히 알고 자동으로 새 주입 순서로 전환됩니다.지그가 언제든지 스트로크 끝에 도달하면 DISAMATIC® 기계가 멈추고 지그가 자동으로 돌아옵니다.첫 번째 새 금형이 기계에서 제거되면 작업자는 그것이 올바른 위치에 있는지 시각적으로 확인할 수 있도록 경고를 받습니다.심리스 주조의 이점 전통적인 수동 주조 공정이나 덜 복잡한 자동화 시스템은 모델 변경 중에 생산 시간 손실을 초래할 수 있으며, 이는 성형 기계의 급속한 금형 변경에도 불구하고 불가피합니다.푸어러와 푸어 몰드를 수동으로 재설정하는 것은 더 느리고 더 많은 작업자가 필요하며 플레어와 같은 오류가 발생하기 쉽습니다.Ortrander는 손으로 병을 병입할 때 직원들이 결국 피곤해지고 집중력을 잃고 태만해지는 등의 실수를 한다는 사실을 발견했습니다.성형과 주입의 원활한 통합으로 폐기물과 가동 중지 시간을 줄이면서 더 빠르고 일관되며 고품질의 프로세스가 가능합니다.Ortrander를 사용하면 자동 충진 기능을 통해 모델 변경 중 충진 장치의 위치를 ​​조정하는 데 이전에 필요했던 3분의 시간이 절약됩니다.Williams-Book 씨는 전체 변환 과정에 4.5분이 걸렸다고 말했습니다.오늘은 2분도 안 남았습니다.교대당 8~12개의 모델을 변경함으로써 Ortrander 직원은 이제 교대당 약 30분을 소비하며 이는 이전의 절반 수준입니다.일관성 향상과 지속적인 프로세스 최적화 능력을 통해 품질이 향상됩니다.Ortrander는 심리스 캐스팅을 도입하여 폐기물을 약 20% 줄였습니다.모델 변경 시 가동 중단 시간을 줄이는 것 외에도 전체 성형 및 타설 라인에 기존 3명이 아닌 2명만 필요합니다.일부 교대 근무에서는 세 사람이 두 개의 완전한 생산 라인을 운영할 수 있습니다.모니터링은 이러한 작업자가 수행하는 거의 모든 작업입니다. 다음 모델 선택, 모래 혼합물 관리 및 용융물 운송 외에는 수동 작업이 거의 없습니다.또 다른 이점은 찾기 어려운 숙련된 직원의 필요성이 줄어든다는 것입니다.자동화에는 약간의 운영자 교육이 필요하지만 사람들에게 올바른 결정을 내리는 데 필요한 중요한 프로세스 정보를 제공합니다.미래에는 기계가 모든 결정을 내릴 수도 있습니다.원활한 주조를 통한 데이터 이점 프로세스를 개선하려고 할 때 파운드리에서는 종종 "같은 작업을 같은 방식으로 수행하지만 결과는 다릅니다."라고 말합니다.그래서 10초 동안 같은 온도와 수준으로 캐스팅을 하는데 어떤 캐스팅은 좋고 어떤 캐스팅은 나쁘다.자동화된 센서를 추가하고 각 공정 매개변수에 대한 타임스탬프 데이터를 수집하고 결과를 모니터링함으로써 통합 연속 주조 시스템은 관련 공정 데이터 체인을 생성하여 품질이 저하되기 시작할 때 근본 원인을 더 쉽게 식별할 수 있습니다.예를 들어, 브레이크 디스크 배치에 예상치 못한 포함이 발생하는 경우 관리자는 매개변수가 허용 가능한 한도 내에 있는지 신속하게 확인할 수 있습니다.성형 기계, 주조 공장 및 기타 기능(예: 용광로 및 모래 혼합기)의 컨트롤러가 함께 작동하기 때문에 이들이 생성하는 데이터를 분석하여 모래 특성부터 주조물의 최종 표면 품질에 이르기까지 프로세스 전반에 걸쳐 관계를 식별할 수 있습니다.한 가지 가능한 예는 타설 수준과 온도가 각 개별 모델의 금형 충전에 어떤 영향을 미치는지입니다.또한 결과 데이터베이스는 프로세스를 최적화하기 위해 기계 학습 및 인공 지능(AI)과 같은 자동화된 분석 기술을 향후 사용하기 위한 기반을 마련합니다.Ortrander는 기계 인터페이스, 센서 측정 및 테스트 샘플을 통해 실시간으로 프로세스 데이터를 수집합니다.각 주형 주조에 대해 약 1,000개의 매개변수가 수집됩니다.이전에는 각 타설에 필요한 시간만 기록했지만 이제는 매초마다 쏟아지는 노즐의 레벨을 정확히 알 수 있어 숙련된 직원이 이 매개변수가 주조의 최종 품질은 물론 다른 지표에 어떤 영향을 미치는지 조사할 수 있습니다.금형을 채우는 동안 쏟아지는 노즐에서 액체가 배출되는가, 아니면 채우는 동안 쏟아지는 노즐이 거의 일정한 수준으로 채워지는가?Ortrander는 연간 300만~500만 개의 금형을 생산하며 엄청난 양의 데이터를 수집했습니다.Ortrander는 품질 문제가 발생할 경우를 대비해 각 타설의 여러 이미지를 pourTECH 데이터베이스에 저장합니다.이러한 이미지를 자동으로 평가하는 방법을 찾는 것이 향후 목표입니다.결론.동시 자동화된 성형 및 주입으로 공정 속도가 빨라지고 품질이 더욱 일관되며 폐기물이 줄어듭니다.원활한 주조와 자동 패턴 변경을 통해 생산 라인은 최소한의 수동 노력만으로 효율적으로 자율적으로 운영됩니다.운영자가 감독 역할을 하기 때문에 필요한 인력이 더 적습니다.심리스 주조는 이제 전 세계 여러 곳에서 사용되고 있으며 모든 현대 주조 공장에 적용될 수 있습니다.각 파운드리마다 요구 사항에 맞는 조금씩 다른 솔루션이 필요하지만 이를 구현하는 기술은 잘 입증되었으며 현재 DISA와 파트너인 pour-tech AB를 통해 제공되며 많은 작업이 필요하지 않습니다.맞춤형 작업이 가능합니다.파운드리에서 인공 지능과 지능형 자동화의 사용 증가는 아직 테스트 단계에 있지만, 파운드리와 OEM이 향후 2~3년 동안 더 많은 데이터와 추가 경험을 수집함에 따라 자동화로의 전환이 크게 가속화될 것입니다.그러나 이 솔루션은 현재 선택 사항입니다. 데이터 인텔리전스가 프로세스를 최적화하고 수익성을 향상시키는 가장 좋은 방법이기 때문에 더 큰 자동화와 데이터 수집이 실험적인 프로젝트가 아닌 표준 관행이 되고 있습니다.과거에는 파운드리의 가장 큰 자산은 모델과 직원의 경험이었습니다.이제 원활한 주조가 향상된 자동화 및 Industry 4.0 시스템과 결합되어 데이터가 주조소 성공의 세 번째 기둥이 되었습니다.
—이 기사를 준비하는 동안 의견을 주신 pour-tech와 Ortrander Eisenhütte에게 진심으로 감사드립니다.
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