L'uso di macchine industriali automatizzate o robot si è dimostrato vantaggioso sia per i produttori discreti che per quelli continui in diversi modi. Questi vantaggi comprendono processi di produzione efficienti e una maggiore produttività. Nonostante questi vantaggi, il loro utilizzo è stato limitato alla lavorazione di articoli più piccoli. Questo perché i robot industriali faticano a lavorare su strutture più grandi a causa della sensibilità ai carichi di processo e degli spazi di lavoro limitati per le PMI. Queste sfide hanno portato all'uso di sistemi di controllo numerico computerizzato o CNC e altre macchine utensili portatili per consentire ai macchinisti di lavorare in modo efficiente su progetti più grandi.
Questo articolo discuterà:
- L'integrazione dei sistemi CNC nei reparti di produzione
- I vantaggi dell'utilizzo di sistemi CNC negli impianti di produzione
- Il ruolo delle applicazioni mobile CNC nell'automazione delle attività di lavorazione
Integrazione di sistemi CNC negli impianti di produzione
Le sfide sopra descritte evidenziano alcuni degli svantaggi dell'utilizzo di sistemi di automazione industriale che hanno portato all'introduzione dei sistemi CNC, ma non sono le uniche ragioni per la sua integrazione. Un'altra ragione importante è stata quella di affrontare i tempi di inattività delle apparecchiature fisse.
Nell'industria aeronautica, i tempi di fermo macchina causati dalle macchine stazionarie sono stati responsabili dell'arretrato nella produzione di aerei. La lentezza della produzione ha portato ad un arretrato di circa 12.500 velivoli sia per Boeing che per Airbus, due potenze dell'industria aeronautica. Così, per ottimizzare l'efficienza della produzione, ridurre i tempi di fermo macchina, aumentare la precisione della lavorazione e automatizzare i processi di lavorazione, sono stati sviluppati sistemi CNC che vengono attualmente utilizzati in diverse nicchie industriali.
I sistemi CNC fungono anche da dispositivi di edge computing, in quanto sono dotati o costruiti con funzioni di acquisizione, elaborazione e reportistica dei dati. Il sistema mobile CNC standard consiste in una piattaforma mobile che consente di spostare facilmente il braccio di lavorazione del robot CNC da un luogo all'altro. Il sistema integra anche un controllo CNC che fornisce la piattaforma per l'utilizzo di applicazioni software per controllare il movimento e le operazioni della macchina. Ciò consente di integrare queste macchine in officine con spazio limitato e di spostarle facilmente da una postazione di lavoro all'altra per eseguire le operazioni di lavorazione.
I vantaggi che i sistemi CNC portano agli impianti di produzione
Alcuni dei principali vantaggi dell'utilizzo di un sistema mobile CNC sono stati illustrati nella sezione precedente. Per una migliore comprensione, è necessaria un'analisi approfondita di come questi sistemi riducono i tempi di fermo macchina, ottimizzano la produttività e automatizzano i processi di produzione tradizionali.
- Riduzione dei tempi di fermo macchina – Per ridurre i tempi di fermo macchina, la macchina mobile CNC deve essere vista come un utensile elettrico di supporto dagli operatori di officina. Questo perché la macchina mobile sarà utilizzata durante un fermo macchina pianificato. Così, invece di fermare la produzione, la macchina mobile CNC sarà spostata in aree dove è necessaria. Inoltre, in termini di qualità di lavorazione, i sistemi CNC portano la potenza e la precisione delle attrezzature di lavorazione tradizionali, in fase di manutenzione, al compito.
- Aumentare la velocità di lavorazione – Il connubio tra i sistemi a controllo numerico computerizzato e la lavorazione è quello che garantisce l'automazione del processo di lavorazione. Con l'automazione si ottengono maggiori livelli di precisione e, cosa più importante, velocità. La natura portatile dei sistemi CNC estende anche l'applicazione di queste macchine. Un esempio è l'uso di macchine mobile CNC per gestire progetti di lavorazione complessi.
Con un tornio tradizionale, il processo di taglio richiede il posizionamento e il riposizionamento del materiale da tagliare più volte in modo da poter applicare l'utensile da taglio. Questo processo è ingombrante e comporta delle sfide in termini di sicurezza. L'introduzione dei sistemi CNC significa che l'utensile di lavorazione si muove mentre la struttura da tagliare rimane in gran parte ferma. - Fornisce un maggiore controllo – Molte grandi imprese gestiscono la lavorazione di componenti complessi o complessi esternalizzando questi progetti alle officine meccaniche. Mentre l'outsourcing comporta molteplici vantaggi, il controllo del processo di lavorazione non è uno di questi. La versatilità e le dimensioni delle macchine mobile CNC offrono la possibilità di gestire internamente le complesse operazioni di lavorazione.
I produttori che hanno utilizzato queste macchine portatili hanno registrato un aumento dei livelli di produttività e un maggiore controllo su ogni aspetto delle loro attività di produzione. Ciò significa fissare le scadenze di produzione e rispettarle senza doversi preoccupare dell'efficienza produttiva di terzi. - Integrazione con piattaforme CAD/CAM – L'uso di software di progettazione assistita da computer (CAD) e di produzione assistita da computer (CAM) ha introdotto la digitalizzazione nelle operazioni di produzione. Oggi, gli strumenti CAM hanno reso la produzione digitale una realtà e il sistema mobile CNC è uno dei suoi beneficiari. La macchina mobile CNC si avvale dei modelli dettagliati e delle informazioni in tempo reale fornite dalle applicazioni CAM per garantire la lavorazione precisa di più parti.
Il CAM di input fornisce dati di tolleranza di un materiale, dimensioni e design. I dati inseriti vengono ricevuti dall'unità di controllo del linguaggio dei codici della macchina mobile CNC che dirige il movimento dell'asse della macchina utensile. In questo modo si elimina l'errore umano e si garantisce la coerenza durante l'intero processo di lavorazione. - Crea opportunità che gli OEM possono esplorare – L'obiettivo dei pionieri delle macchine utensili portatili era quello di combinare la mobilità con la potenza e le capacità delle apparecchiature fisse. Questo include la macchina tornio, le frese, l'attrezzatura per la foratura e i faccettatori di flange. Gli OEM possono accettare e hanno accettato la sfida di integrare caratteristiche di livello industriale in una macchina mobile, e questo ha portato alla creazione della macchina mobile CNC. Il futuro vedrà un numero sempre maggiore di OEM esplorare la possibilità di infondere la mobilità in apparecchiature di installazione e riparazione di grandi dimensioni e (altrimenti) stazionarie. Quando ciò sarà fatto, i tradizionali processi di manutenzione che richiedevano lo smontaggio e la spedizione alle officine meccaniche per le riparazioni saranno ridotti. Questo crea quindi un processo più economico e veloce per la riparazione delle apparecchiature all'interno degli impianti di produzione.
Applicazioni mobile CNC e produzione smart
Con l'aumento dell'uso di sistemi CNC, nasce l'esigenza di controllare e monitorare queste macchine a distanza. Il maggiore utilizzo dell'IIoT ha anche creato percorsi per esplorare l'uso di applicazioni mobile per gestire e collegare i sistemi CNC con le reti e i sistemi esistenti. Oggi queste applicazioni mobile esistono.
Le applicazioni mobile CNC sono utilizzate per visualizzare lo stato di un sistema mobile, raccogliere i dati della macchina e inviare notifiche relative alle sue prestazioni agli operatori. La capacità di raggiungere questo obiettivo rende più facile l'automazione e fornisce i dati necessari per guidare i concetti di Industrie 4.0, come l'ottimizzazione delle prestazioni dell'impianto guidata dai dati.
Conclusione
I sistemi o le macchine CNC forniscono diversi casi d'uso per le imprese manifatturiere da esplorare. Le macchine automatizzate mobile CNC servono anche come dispositivi di elaborazione di bordo che creano altre possibilità e casi d'uso che i produttori possono esplorare. Questi casi d'uso includono la lavorazione, le riparazioni, l'installazione e le attività di manutenzione. I vantaggi che derivano dall'introduzione della mobilità in officina miglioreranno l'efficienza della produzione e ridurranno i costi operativi, che è ciò che ogni stabilimento di produzione spera di ottenere.
