การตัดด้วยเลเซอร์และการปั๊มขึ้นรูปช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตแผ่นโลหะ

อุตสาหกรรมการผลิตโลหะแผ่นต้องเผชิญปัญหามาอย่างยาวนานด้วยการแบ่งแยกประสิทธิภาพระหว่างการไหลของชิ้นส่วนในปริมาณต่ำ ส่วนผสมสูง และการผลิตปั๊มขึ้นรูปปริมาณสูง Andrea Dallan ซีอีโอของ Dallan SpA ของอิตาลีและผู้เขียน "The Efficiency Revolution" เสนอโซลูชันที่เป็นนวัตกรรม นั่นคือเทคโนโลยีการตัดและปั๊มด้วยเลเซอร์แบบป้อนคอยล์ ที่สร้างขั้นตอนการทำงาน "คอยล์จนถึงชิ้นงาน" ที่ราบรื่น เพื่อเพิ่มผลผลิตและมูลค่าผลผลิตได้อย่างมาก

"ประสิทธิภาพที่แท้จริงหมายถึงการส่งมอบมูลค่าที่มากขึ้น (ชิ้นงานสำเร็จรูป) โดยใช้เวลาน้อยลง ในขณะเดียวกันก็ลดของเสีย (ของเสีย)" Dallan เน้นย้ำ แม้ว่าตัวชี้วัดเช่น "นิ้วต่อนาที" และ "จังหวะต่อนาที" ยังคงมีความสำคัญ แต่เขาแย้งว่าตัวชี้วัดเหล่านี้ต้องได้รับการประเมินภายในบริบทของเวิร์กโฟลว์ "เทียบท่า" ที่สมบูรณ์

โดยทั่วไปแล้วการประมวลผลโลหะแผ่นแบบดั้งเดิมเกี่ยวข้องกับการตัดขดลวดเป็นแผ่นที่เข้าสู่บัฟเฟอร์สินค้าคงคลังก่อนที่จะตัดด้วยเลเซอร์หรือปั๊ม แม้ว่าจะมีความสามารถในการตัดภายในองค์กร แต่การเก็บแผ่นงานก็มักจะเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ การตัดด้วยเลเซอร์แบบป้อนคอยล์ช่วยขจัดขั้นตอนสินค้าคงคลังนี้โดยสิ้นเชิง

เทคโนโลยีการตัดขอบด้วยเลเซอร์มีความโดดเด่นในด้านการเปลี่ยนแปลงเป็นพิเศษ โซลูชันความเร็วสูงและยืดหยุ่นนี้เดิมได้รับการพัฒนาเป็นทางเลือกแทนเครื่องปั๊มปิดผิวแบบดั้งเดิมสำหรับผู้ผลิตยานยนต์ ช่วยให้ผู้ผลิตที่มีปริมาณมากสามารถออกแบบปั๊มขึ้นรูปที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการปั๊มขึ้นรูปในภายหลัง ในการกำหนดค่าขั้นสูง เลเซอร์จะตัดช่องว่างในขณะเดียวกันก็ทำลายโครงกระดูกโดยรอบไปพร้อมๆ กัน โดยหุ่นยนต์จะขนถ่ายและวางชิ้นส่วนโดยอัตโนมัติ

วิธีการป้อนคอยล์อีกวิธีหนึ่งเกิดขึ้นจากความจำเป็นในการประมวลผลส่วนประกอบที่ยาวเป็นพิเศษ ซึ่งเกินกว่าความสามารถในการอัดแบบเดิมหรือการตัดด้วยเลเซอร์ การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้วัสดุให้เหมาะสมเป็นอีกหนึ่งปัจจัยขับเคลื่อนหลัก การวางชิ้นส่วนเพื่อรองรับความยาวคอยล์ ผู้ผลิตสามารถลดเศษเหลือทิ้งได้ รังเหล่านี้อาจมีชิ้นส่วนที่เหมือนกันหรือแม้แต่ชุดประกอบสำหรับการผลิตขั้นปลายน้ำ

แม้ว่าการวางซ้อนแบบคงที่สำหรับผลิตภัณฑ์มาตรฐานจะถือเป็นการใช้งานแบบป้อนคอยล์ทั่วไป แต่ผู้ผลิตหลายรายต้องเผชิญกับความท้าทายด้านความแปรปรวนของขนาด แม้ว่าจะใช้กับสินค้าที่ได้มาตรฐาน เช่น เครื่องดูดควันก็ตาม Dallan อธิบายว่าสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมแบบไดนามิกสามารถสร้างชุดชิ้นส่วนที่ไม่ซ้ำกันในแต่ละรอบผ่านซอฟต์แวร์ CAD ได้อย่างไร โดยที่ซอฟต์แวร์เครื่องจักรจะสร้างรังประหยัดวัสดุที่เหมาะสมที่สุดจากไฟล์ DXF โดยอัตโนมัติ

การเขียนโปรแกรมแบบพาราเมตริกทำให้ระบบอัตโนมัติก้าวไปอีกขั้นด้วยการเปิดใช้งานกระบวนการส่วนหน้าอัตโนมัติโดยสมบูรณ์ การใช้การผลิตแผงประตูเป็นตัวอย่าง Dallan อธิบายว่าสคริปต์สามารถสร้าง "โปรแกรมหลัก" ที่ปรับเปลี่ยนโดยอัตโนมัติตามข้อมูลการสั่งซื้อที่เข้ามาได้อย่างไร “สิ่งนี้ทำให้เครื่องจักรสามารถเลี่ยงการเขียนโปรแกรม CAD/CAM แบบเดิมๆ ได้” เขาอธิบาย "ระบบจะอ่านรายการงานที่มีปริมาณและพารามิเตอร์เฉพาะ จากนั้นจึงสร้างภาพวาดและรูปแบบการซ้อนอัตโนมัติ"

ขณะนี้ระบบอินไลน์ขั้นสูงได้รวมการปั๊มและการตัดด้วยเลเซอร์เข้าด้วยกันตามลำดับ คอยล์จะผ่านเครื่องปรับระดับก่อนที่จะถึงสถานีปั๊มซึ่งจะหยุดการป้อนวัสดุสำหรับการประมวลผลทางเรขาคณิต เช่น การสร้างกระจุกรู รูที่อัดออกมา บานเกล็ด และรูปแบบทั่วไปอื่นๆ โดยใช้เครื่องมือแบบผสมผสาน

หลังจากการปั๊ม กรรไกรจะตัดความยาวแผ่นแบบกำหนดเองที่ส่งไปยังสถานีเลเซอร์ ระบบกล้องระบุตำแหน่งชิ้นงานโดยการวัดคุณสมบัติที่มีการประทับตราไว้ก่อนหน้านี้และขอบแผ่นงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขอบแผ่นกลายเป็นขอบของชิ้นส่วน หลังจากการวางตำแหน่ง หัวไฟเบอร์เลเซอร์จะตัดรูปทรงส่วนที่เหลือในขณะที่ปั๊มโมดูลจะประมวลผลส่วนประกอบที่ตามมาไปพร้อมๆ กัน

ระบบไฮบริดเหล่านี้ใช้โต๊ะแบบสายพานลำเลียงพร้อมแถบรองรับโลหะที่เปลี่ยนได้แทนสายพานแบบเดิม การจัดการโครงกระดูกของวัสดุแตกต่างกันไปตามรูปทรงของชิ้นส่วนและความต้องการขั้นปลายน้ำ การดำเนินการบางอย่างจะเก็บชิ้นส่วนที่มีรอยต่อขนาดเล็กไว้ในแผ่นที่มีความยาวผันแปรได้เพื่อการจัดเรียงที่เหมาะสมที่สุด ในขณะที่การดำเนินการอื่นๆ จะทำลายโครงกระดูกในระหว่างการตัด หรือใช้หุ่นยนต์หยิบและวางเพื่อการแยกชิ้นส่วนโดยอัตโนมัติ

นวัตกรรมล่าสุด ได้แก่ ระบบไฟเบอร์เลเซอร์แบบสองหัวซึ่งมีโครงยึดอิสระป้องกันปัญหาคอขวดในการประมวลผล "การกำหนดค่านี้ให้ปริมาณงานที่เทียบเท่ากับการประทับตรา พร้อมความยืดหยุ่นที่มากขึ้นสำหรับการใช้งานบางอย่าง" Dallan ตั้งข้อสังเกต

สำหรับวัสดุบาง (0.03-0.10 นิ้ว) การตัดด้วยเลเซอร์แบบแขวนจะช่วยลดแท่งรองรับโดยสิ้นเชิง ในวิธีนี้ วัสดุจะป้อนไปข้างหน้า หยุด และได้รับแรงตึงระหว่างแคลมป์ที่อยู่ตรงข้ามกัน เลเซอร์จะตัดคุณสมบัติภายในและรูปทรงส่วนใหญ่ก่อนที่สายพานลำเลียงจะเคลื่อนไปด้านล่างเพื่อจับชิ้นส่วนระหว่างการแยกโครงกระดูกขั้นสุดท้าย

แม้ว่าเครื่องตัดเลเซอร์สมัยใหม่จะให้ความเร็วที่น่าประทับใจ แต่ท้ายที่สุดแล้วปริมาณงานโดยรวมจะขึ้นอยู่กับปัญหาคอขวดในการปฏิบัติงาน แผนกเลเซอร์แบบดั้งเดิมอาจมีเวลาทำงานสูง แต่เอาท์พุตยังคงต้องมีการขึ้นรูป การเชื่อม และการประกอบขั้นปลายน้ำ

กำลังการผลิตเลเซอร์ที่มากเกินไปช่วยให้ผู้ผลิตตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ไม่ว่าจะเป็นการหยุดทำงานของอุปกรณ์หรือคำสั่งซื้อเร่งด่วน อย่างไรก็ตาม การจัดการหลังการตัด เช่น การแยกชิ้นส่วนด้วยมือ การเรียงซ้อน การขัดลบคม และการขนส่ง จะต้องใช้เวลานานอย่างมาก ประสิทธิภาพที่แท้จริงของการประมวลผลแบบป้อนคอยล์เกิดขึ้นเมื่อขั้นตอนเหล่านี้ไม่จำเป็นผ่านขั้นตอนการทำงานแบบรวม ซึ่งครอบคลุมการปรับระดับ การปั๊ม การตัดด้วยเลเซอร์ การมาร์ก และการขึ้นรูปในภายหลัง

แม้ว่าจะไม่สามารถใช้ได้ในระดับสากล โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสายการผลิตที่เปลี่ยนเกรดหรือความหนาของวัสดุบ่อยครั้ง การตัดแบบป้อนคอยล์พิสูจน์ให้เห็นถึงความน่าสนใจสำหรับการใช้งานโดยใช้วัสดุคอยล์ที่หาได้ง่ายเป็นหลัก หนึ่งทศวรรษที่แล้ว การสาธิตการผลิตแบบลดขั้นตอนที่ Legrand แสดงให้เห็นว่าการขึ้นรูปม้วนแบบป้อนขดด้วยการประทับล่วงหน้าสามารถลดเวลาในการผลิตทั้งหมดจากหลายวันเหลือเพียงนาทีผ่านการไหลอย่างต่อเนื่องแทนที่จะเป็นระบบอัตโนมัติที่ซับซ้อน

สายการผลิตที่ป้อนคอยล์ในปัจจุบันผสานรวมกับระบบอัตโนมัติต่างๆ ตั้งแต่หุ่นยนต์หยิบและวางไปจนถึง AGV ที่ขนส่งชิ้นส่วนไปยังสถานีดัดหรือเชื่อม Dallan เน้นย้ำว่าประสิทธิภาพของเทคโนโลยีไม่ได้มาจากความเร็วตัดด้วยเลเซอร์หรืออัตราการปั๊มเท่านั้น (แม้ว่าจะยังคงมีความสำคัญอยู่ก็ตาม) แต่ยังมาจากความเร็วของขั้นตอนการทำงานทั้งหมดอีกด้วย สำหรับการใช้งานที่เหมาะสม การประมวลผลแบบป้อนคอยล์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการโดยรวมได้อย่างมาก