Ngành công nghiệp gia công kim loại tấm từ lâu đã phải vật lộn với sự chênh lệch hiệu quả giữa luồng sản phẩm số lượng ít, chủng loại nhiều và sản xuất dập tốc độ cao. Andrea Dallan, CEO của Dallan S.p.A. (Ý) và tác giả cuốn sách "Cuộc cách mạng hiệu quả", đề xuất một giải pháp sáng tạo - công nghệ cắt laser và dập từ cuộn, tạo ra quy trình làm việc liền mạch "từ cuộn đến thành phẩm" để tăng đáng kể năng suất và giá trị sản xuất.
"Hiệu quả thực sự có nghĩa là mang lại nhiều giá trị hơn (phôi hoàn chỉnh) trong thời gian ngắn hơn, đồng thời giảm thiểu lãng phí (phế liệu)," Dallan nhấn mạnh. Mặc dù các chỉ số như "inch mỗi phút" và "lần dập mỗi phút" vẫn quan trọng, ông lập luận rằng chúng phải được đánh giá trong bối cảnh của toàn bộ quy trình làm việc "từ kho đến kho".
Quy trình xử lý kim loại tấm truyền thống thường bao gồm việc cắt cuộn thành các tấm đưa vào bộ đệm tồn kho trước khi cắt laser hoặc dập. Ngay cả khi có khả năng cắt nội bộ, việc tồn kho tấm thường là không thể tránh khỏi. Cắt laser từ cuộn loại bỏ hoàn toàn bước tồn kho này.
Công nghệ cắt phôi bằng laser nổi bật như một giải pháp đặc biệt mang tính chuyển đổi. Ban đầu được phát triển như một giải pháp thay thế cho máy dập phôi truyền thống cho các nhà sản xuất ô tô, giải pháp linh hoạt, tốc độ cao này cho phép các nhà sản xuất số lượng lớn thiết kế các phôi tối ưu hóa cho các hoạt động dập tiếp theo. Trong các cấu hình nâng cao, tia laser cắt phôi đồng thời phá hủy phần khung xung quanh, với robot tự động dỡ và xếp chồng các bộ phận.
Một phương pháp khác từ cuộn xuất hiện từ nhu cầu xử lý các bộ phận quá dài vượt quá khả năng cắt laser hoặc máy dập truyền thống. Tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu là một động lực quan trọng khác. Bằng cách xếp các bộ phận để phù hợp với bất kỳ chiều dài cuộn nào, nhà sản xuất có thể giảm thiểu phế liệu. Các bộ phận được xếp này có thể chứa các bộ phận giống hệt nhau hoặc thậm chí lắp ráp các bộ dụng cụ cho sản xuất hạ nguồn.
Trong khi xếp các bộ phận tĩnh cho các sản phẩm tiêu chuẩn là một ứng dụng điển hình từ cuộn, nhiều nhà sản xuất phải đối mặt với các thách thức về biến đổi kích thước ngay cả với các mặt hàng tiêu chuẩn hóa như máy hút mùi. Dallan giải thích cách các môi trường lập trình động có thể tạo ra các bộ dụng cụ bộ phận độc đáo mỗi chu kỳ thông qua phần mềm CAD, với phần mềm máy tự động tạo ra các bố cục tối ưu hóa tiết kiệm vật liệu từ các tệp DXF.
Lập trình tham số đưa tự động hóa lên một tầm cao mới bằng cách cho phép tự động hóa quy trình đầu cuối hoàn chỉnh. Lấy sản xuất tấm cửa làm ví dụ, Dallan mô tả cách các tập lệnh có thể tạo ra "chương trình chính" tự động điều chỉnh dựa trên dữ liệu đơn hàng nhận được. "Điều này cho phép máy móc bỏ qua lập trình CAD/CAM truyền thống," ông giải thích. "Hệ thống đọc danh sách công việc chứa số lượng và thông số cụ thể, sau đó tự động tạo bản vẽ và mẫu xếp."
Các hệ thống nội tuyến tiên tiến hiện đang kết hợp tuần tự việc dập và cắt laser. Cuộn trước tiên đi qua máy làm phẳng trước khi đến các trạm dập nơi việc cấp liệu dừng lại để xử lý hình học - chẳng hạn như tạo cụm lỗ, lỗ ép, khe thông gió và các hình dạng phổ biến khác bằng các công cụ kết hợp.
Sau khi dập, máy cắt cắt các tấm có chiều dài tùy chỉnh để chuyển đến các trạm laser. Hệ thống camera định vị phôi bằng cách đo các đặc điểm đã được dập trước đó và các cạnh của tấm - đặc biệt quan trọng khi các cạnh của tấm tạo thành các cạnh của bộ phận. Sau khi định vị, đầu laser sợi quang cắt các đường viền bộ phận còn lại trong khi các mô-đun dập đồng thời xử lý các bộ phận tiếp theo.
Các hệ thống lai này sử dụng bàn băng tải với các thanh đỡ kim loại có thể thay thế thay vì dây đai truyền thống. Việc xử lý khung vật liệu thay đổi tùy thuộc vào hình dạng bộ phận và nhu cầu hạ nguồn - một số hoạt động giữ các bộ phận được nối vi mô trong các tấm có chiều dài thay đổi để xếp tối ưu, trong khi các hoạt động khác phá hủy khung trong quá trình cắt hoặc sử dụng robot gắp và đặt để tách bộ phận tự động.
Các cải tiến gần đây bao gồm hệ thống laser sợi quang hai đầu, trong đó các cổng độc lập ngăn chặn tắc nghẽn xử lý. "Cấu hình này mang lại năng suất tương đương với dập với sự linh hoạt cao hơn cho các ứng dụng nhất định," Dallan nhận xét.
Đối với vật liệu mỏng (0,03-0,10 inch), cắt laser treo loại bỏ hoàn toàn các thanh đỡ. Trong phương pháp này, vật liệu được cấp về phía trước, dừng lại và được căng giữa các kẹp đối diện. Tia laser cắt các chi tiết bên trong và hầu hết các đường viền trước khi băng tải di chuyển bên dưới để hứng các bộ phận trong quá trình tách khung cuối cùng.
Mặc dù máy cắt laser hiện đại có tốc độ ấn tượng, năng suất tổng thể cuối cùng phụ thuộc vào các điểm nghẽn hoạt động. Các bộ phận laser truyền thống có thể đạt được thời gian hoạt động cao, nhưng sản lượng của chúng vẫn yêu cầu gia công định hình, hàn và lắp ráp hạ nguồn.
Năng lực laser dư thừa giúp các nhà sản xuất ứng phó với những thay đổi không thể tránh khỏi - cho dù đó là thời gian ngừng hoạt động của thiết bị hay các đơn hàng gấp. Tuy nhiên, một lượng thời gian đáng kể bị tiêu tốn bởi việc xử lý sau cắt như tách bộ phận thủ công, xếp chồng, làm sạch bavia và vận chuyển. Hiệu quả thực sự của quy trình từ cuộn xuất hiện khi các bước này trở nên không cần thiết thông qua các quy trình làm việc tích hợp bao gồm làm phẳng, dập, cắt laser, đánh dấu và các hoạt động gia công định hình tiếp theo.
Mặc dù không áp dụng phổ biến - đặc biệt đối với các dây chuyền thường xuyên thay đổi loại hoặc độ dày vật liệu - cắt từ cuộn tỏ ra hấp dẫn đối với các hoạt động chủ yếu sử dụng một vài loại vật liệu cuộn có sẵn. Một thập kỷ trước, các buổi trình diễn sản xuất tinh gọn tại Legrand đã cho thấy cách cán cuộn từ cuộn với việc dập trước có thể giảm tổng thời gian sản xuất từ vài ngày xuống vài phút thông qua luồng liên tục thay vì tự động hóa phức tạp.
Các dây chuyền từ cuộn ngày nay tích hợp với nhiều hệ thống tự động hóa khác nhau - từ robot gắp và đặt đến AGV vận chuyển bộ phận đến các trạm uốn hoặc hàn. Dallan nhấn mạnh rằng hiệu quả của công nghệ không chỉ đến từ tốc độ cắt laser hoặc tốc độ dập (mặc dù chúng vẫn quan trọng), mà còn từ vận tốc quy trình tổng thể. Đối với các ứng dụng phù hợp, xử lý từ cuộn có thể nâng cao đáng kể hiệu quả quy trình tổng thể.