Výrobci jsou pod silným tlakem, ať už uvádějí na trh nový výrobek nebo rozšiřují výrobu stávajícího, aby automatizovali rychleji, spolehlivěji a s menším rizikem. Doba uvedení na trh se stává klíčovým ukazatelem, který přímo ovlivňuje ziskovost, konkurenceschopnost a spokojenost zákazníků. Každé zpoždění znamená ztrátu příjmů, promarněné příležitosti a vyšší náklady.
Pro integrátory i výrobce znamená vybudování automatizovaného výrobního systému obvykle zajištění různých komponent - jako jsou lasery, robotika, řídicí jednotky a nástroje - od více dodavatelů. Tato roztříštěná metoda přináší složitost, zpoždění a rizika. Když se vyskytnou problémy, může vzájemné přetahování dodavatelů způsobit kritická úzká místa, prodloužit termíny spuštění a zvýšit náklady.
Nabídka lepší cesty vpřed voblasti automatizace laserů je jedním z hlavních cílů naší společnosti IPG Photonics. Jako dodavatel kompletních automatizačních systémů spolupracuje IPG s výrobci a ve spolupráci s jejich výrobními týmy navrhuje, vyrábí, instaluje a udržuje plně integrované výrobní řešení. Zjistili jsme, že díky tomu, že za každou část řešení odpovídá pouze jeden dodavatel, mohou výrobci rychleji zahájit výrobu, eliminovat překvapení a spolehnout se na jediný zdroj podpory.
V tomto článku se budeme zabývat výhodami spolupráce s komplexním poskytovatelem řešení laserové automatizace - zejména tím, jak vám správný partner může pomoci minimalizovat rizika a vybudovat pevnější základ pro dlouhodobý úspěch.
Tradiční cesta k automatizaci
Výrobci se při zavádění vlastního automatizačního systému obvykle spoléhají na jednu ze dvou strategií: buď si ho postaví sami, nebo si najmou systémového integrátora. Oba přístupy sice mohou fungovat, ale často s sebou nesou skrytá rizika - zejména u procesů založených na laseru - která ovlivňují dobu uvedení na trh, náklady a celkovou výkonnost systému.
Někomu se může zdát, že pořizování jednotlivých stavebních bloků od různých dodavatelů je flexibilnější nebo nákladově efektivnější přístup. Příliš často však skutečné náklady na dílčí integraci zdaleka převýší veškeré úspory na počátku.
Pokud komponenty pocházejí od různých dodavatelů, leží břemeno jejich vzájemné spolupráce přímo na koncovém uživateli. To vytváří riziko v každé fázi: nesoulad rozhraní, neověřená kompatibilita procesů, nejasná odpovědnost a prodloužená doba ladění systému. Každá mezera v integraci přináší zpoždění, neočekávané inženýrské hodiny a dodatečné náklady.
Největší potíže často nastávají po zahájení instalace. Při zapojení více dodavatelů se diagnostika a odstraňování problémů může změnit v obviňování, kdy každý z dodavatelů poukazuje na příčinu u jiné komponenty. Mezitím dochází ke zpožďování výrobních termínů, vázání interních zdrojů a zvyšování nákladů. V době, kdy je dílčí systém plně funkční, si výrobci často uvědomí, že utratili mnohem více času, peněz a frustrace, než kdyby od začátku pořídili plně integrované řešení.
Cílem systémových integrátorů je tento problém vyřešit. Většina z nich má však jedno významné omezení. Jsou sice odborníky na robotiku, řízení a systémové inženýrství, ale jen málo z nich má hluboké interní odborné znalosti v oblasti interakce laseru a materiálu, optimalizace laserových procesů nebo návrhu optických systémů. Výsledkem je, že spolupráce s integrátorem často zahrnuje vrstvy subdodávek a rozdělené technické vlastnictví. Pokud se vyskytne problém, jeho řešení může vyžadovat týdny vzájemného jednání mezi integrátorem a jeho vlastními dodavateli.
Přístup z jednoho zdroje
Jak IPG tyto problémy řeší? Nejsme jen dalším integrátorem nebo dodavatelem komponent na seznamu?
Většina čtenářů již zná společnost IPG Photonics jako průkopníka a lídra na trhu průmyslových vláknových laserů. Mnozí však možná nevědí, že IPG se stala mnohem více než jen výrobcem laserů.
Dnes disponujeme veškerými odbornými znalostmi a zdroji potřebnými k tomu, abychom poskytli skutečné řešení automatizace z jednoho zdroje. Samozřejmě dodáváme lasery, ale také integrujeme optiku, robotické systémy, pohybové platformy, nástroje, řídicí systémy, řešení pro vidění a dokonce i bezpečnostní kryty - vše navržené tak, aby spolu bez problémů spolupracovalo. Každý prvek systému, od samostatných pracovních stanic až po kompletní automatizované výrobní linky pro velkosériovou výrobu, je postaven na našich hlubokých odborných znalostech v oblasti interakce laseru a materiálu a průmyslové automatizace. Neexistuje žádná rozdělená odpovědnost, žádné vrstvy subdodavatelů a žádná nejistota ohledně výkonu systému.
A naše schopnosti sahají daleko za hranice hardwaru. Zapojujeme se již v rané fázi životního cyklu projektu a spolupracujeme se zákazníky na vývoji správného laserového procesu prostřednictvím vývoje aplikací, studií proveditelnosti a virtuálních simulací. Poté navrhujeme, vyrábíme a ověřujeme systém přímo u nás, abychom minimalizovali případná překvapení při instalaci. Po nasazení poskytujeme podporu, školení obsluhy a nepřetržitý servis. Uživatelé automatizačních systémů IPG mají od začátku až do konce - a nejen to - pouze jedno kontaktní místo.
Zjistili jsme, že naši zákazníci získávají rychlejší a plynulejší cestu k výrobě s mnohem menším rizikem. IPG přebírá zodpovědnost za samotný automatizační systém, což výrobcům umožňuje soustředit se na náběh výroby, nikoli na řešení problémů.
Pochopit, jak to všechno funguje, od interakce laseru s materiálem až po návrh nástrojů a dokonce i dílů optimalizovaných pro laserové zpracování, může být náročné. Podívejme se na některé zdroje, které nabízíme pro vývoj automatizačních systémů, abychom si lépe udělali obrázek.
Vývoj aplikací: Základ úspěchu
Rozdíl mezi IPG a ostatními integrátory je zřejmý hned na začátku. Začínáme studiem, testováním a charakterizací samotného laserového procesu. To je velmi důležité, protože dosažení spolehlivých výrobních výsledků vyžaduje osvědčený, dobře optimalizovaný proces vyvinutý v reálných podmínkách.
Toto úsilí řídí náš tým aplikací, který pracuje v globálních aplikačních laboratořích. Laseroví vědci a aplikační inženýři spolupracují s výrobci na vývoji plně ověřených procesů přizpůsobených každé aplikaci. Ať už se jedná o svařování, čištění, texturování, řezání nebo aditivní výrobu, cílem našeho týmu je zajistit optimalizaci výsledků dlouho před zahájením stavby systému.
Tato spolupráce v nejranější fázi výrazně snižuje následná rizika, protože nám umožňuje vybudovat systém na základě vyzkoušeného a optimalizovaného základu. To je klíčové pro zajištění bezproblémového přechodu od prototypu k výrobě.
Pokročilé nástroje pro snížení rizika automatizace
Stejně přísné a analytické myšlení se dále uplatňuje při vývoji celého automatizačního systému. Jedním z nejcennějších nástrojů, které zde používáme, je virtualizace.
V minulosti se tvůrci automatizačních systémů spoléhali na pracný a nákladný cyklus "souběžného inženýrství". Ten zahrnuje stavbu fyzických prototypů a jejich následné testování za účelem ověření návrhu nebo odhalení neočekávaných problémů. Tento proces se opakuje, dokud se systém uspokojivě neosvědčí a nedosáhne své konečné podoby. Tato tradiční metoda je sice účinná, ale každé spuštění systému je spojeno se značným časem, náklady a riziky.
Společnost IPG dnes využívá pokročilé virtuální výrobní nástroje k výraznému zkrácení a zefektivnění souběžného inženýrského cyklu. Díky digitální simulaci, analýze a optimalizaci automatizačních systémů identifikujeme a eliminujeme rizika ještě předtím, než se dostanou do fáze prototypu. Dva z nejcennějších nástrojů, které v tomto úsilí využíváme, jsou Variation Simulation Analysis (VSA) a Weld Distortion Analysis (WDA).
Pomocí VSA může IPG modelovat a simulovat doslova tisíce "digitálních sestav" dílu nebo sestavy. Do této simulace jsou zahrnuty prakticky všechny aspekty procesu. Systém VSA například zahrnuje trojrozměrné modely dílů a sestav, stejně jako nástrojů, upínacích zařízení a všech dalších pomocných mechanických součástí přítomných v systému. K modelování pevnosti a trvanlivosti všech těchto mechanických částí se používá analýza konečných prvků. K modelování reálného pohybu fyzických robotů se používá simulace robotů.
Systém VSA nám ukazuje, jak přirozené odchylky v tolerancích součástí ovlivňují klíčové vlastnosti vyráběných sestav. Software analyzuje výkonnost nástrojů a upínacích zařízení a předpovídá statistické odchylky kritických rozměrových vlastností finálních dílů. To poskytuje účinný prostředek ke snížení času a nákladů potřebných k optimalizaci výrobku a nástrojů.
WDA jde ještě o krok dále a simuluje účinky svařovacích procesů na geometrii dílů. Modelováním vlastností materiálu, tepelně ovlivněných zón, pořadí svarů a upevnění předpovídá WDA, kde pravděpodobně dojde k deformaci. Poté navrhuje změny v průběhu procesu, nástrojích nebo konstrukci dílu, aby se případné problémy zmírnily. Výsledkem jsou lepší svary - s minimálním zkreslením, nízkým zbytkovým napětím a maximální pevností - bez nutnosti provádět četné testovací cykly na skutečných dílech.
IPG nabízí řadu automatizačních řešení
Jak vypadá automatizovaný systém od společnosti IPG?
Každý výrobní úkol je jiný. Někteří výrobci chtějí vycházet ze standardizovaného řešení, aby mohli ihned spustit nový laserový proces. Jiní vyžadují individuálně navržený, plně přizpůsobený systém postavený od základu pro specifické, velkosériové výrobní prostředí. IPG nabízí řešení pro oba tyto koncové body, stejně jako kdekoli mezi nimi. S každým zákazníkem pracujeme na určení správné cesty na základě jeho cílů, časového harmonogramu a rozpočtu.
Některé aplikace mohou využívat rozšířenou verzi některého z našich předkonfigurovaných produktů, jako je LaserCell 2000. Tyto samostatné pracovní buňky jsou plně integrované s lasery IPG, optikou, pohybovými systémy a bezpečnostními kryty. Jsou ideální pro provozy, které potřebují osvědčené a efektivní řešení bez časových a finančních nároků na vlastní konstrukci.
Vytvoření standardního systému minimalizuje inženýrské úsilí a výrazně zkracuje dobu potřebnou k výrobě. Tyto nástroje lze snadno přizpůsobit pomocí různých možností nakládání/vykládání a manipulace s díly, robotiky, systémů vidění a dalších. To jim umožňuje bezproblémovou integraci do stávající výrobní linky nebo optimalizaci jejich schopnosti vykonávat konkrétní úkol.
Pokud aplikace vyžaduje něco jedinečnějšího, navrhujeme a vytváříme automatizované systémy na zakázku. Ty mohou zahrnovat širokou škálu prvků, jako jsou systémy vidění, specializované nástroje, pokročilá robotika, manipulace s díly, PLC a komunikační rozhraní, a to od jediné samostatné pracovní stanice až po velkoobjemové systémy s více stanicemi.
Tyto systémy jsou přizpůsobeny konkrétním požadavkům zákazníka na proces, materiál, rychlost výroby a kvalitu. Vývoj zakázkového řešení je sice dražší a časově náročnější, ale může přinést maximální výkon a návratnost investic.
Ať už se rozhodnete stavět na jednom z našich standardních systémů, nebo si od nás necháte vytvořit plně automatizovanou výrobní linku na míru, budete těžit z jediného bodu odpovědnosti a naší osvědčené schopnosti dodávat včas a v rámci rozpočtu. Při spolupráci se společností IPG získáte také přístup k naší globální síti služeb a podpory, včetně odborné instalace, praktického školení a průběžné technické pomoci, aby váš systém fungoval na nejvyšší výkon.
Aplikace: Svařování a další
V jakých aplikacích lze použít automatizovaná laserová řešení IPG?
Svařování je stále naší nejčastější aplikací, ačkoli rozsah a rozmanitost svařovacích úkolů, které zajišťujeme, se v posledních několika letech značně rozšířil. Například v automobilovém průmyslu se laserové svařování stalo klíčovým nástrojem pro podporu iniciativ odlehčování a rostoucího používání vysokopevnostních ocelových slitin. V důsledku toho se systémy IPG používají pro svařování panelů, dveřních kroužků, dílčích konstrukcí karoserií, převodovek, rámů sedadel a dalších prvků, které zajišťují pevné a přesné spoje s minimálním tepelným zkreslením.
Výroba e-mobility se v posledních letech stala dalším významným segmentem automobilové výroby. Tyto úkoly často zahrnují jiné materiály, montážní techniky a vyšší úroveň přesnosti než jiné oblasti automobilové výroby. V důsledku toho představují výzvu pro výrobní svařovací systémy, které musí současně zajistit výjimečnou kvalitu svarů a vysokou propustnost. Vývoj automatizovaných laserových nástrojů, které těchto cílů dosahují, výrazně usnadňují naše virtualizační nástroje. Ty nám umožňují zkrátit dobu vývoje a přitom dosahovat vynikajících výsledků.
Podporujeme však i širší škálu výrobních procesů než jen svařování. Naše hluboké odborné znalosti v oblasti interakce laseru s materiálem nám umožňují řešit aplikace od čištění, texturování, řezání a zahřívání/sušení až po aditivní výrobu.
Laserová automatizace IPG umožňuje například účinné čištění povrchu, které může nahradit mechanické kartáčování nebo chemické ošetření, strukturování povrchu pro zlepšení přilnavosti a vzhledu a přesné řezání kovů a kompozitů. Tyto bezkontaktní laserové procesy zlepšují kvalitu, snižují nároky na údržbu a zvyšují propustnost, přičemž se hladce integrují do automatizovaného výrobního prostředí.
Ať už jde o spojování lehkých slitin, přípravu povrchů pro lepení nebo řezání složitých tvarů, automatizační řešení IPG přinášejí výhody laserového zpracování do nových aplikací a pomáhají výrobcům zefektivnit jejich provoz a zlepšit výkonnost výrobků.
Chytřejší automatizace pro složitější svět
Výrobní procesy jsou dnes složitější a náročnější než kdykoli předtím. Materiály se mění. Geometrie dílů je stále složitější. Objem výroby roste, zatímco toleranční okna se zmenšují.
V tomto prostředí se může stát, že tradiční cesty k automatizaci - ať už se jedná o vlastní stavbu systému, nebo spoléhání se na univerzální integrátory - nepřinesou výrobcům rychlost, přesnost nebo spolehlivost, které potřebují k udržení konkurenceschopnosti.
Moderní výrobní metody založené na laseru vyžadují chytřejší přístup. Takový, který je založen na hlubokých znalostech procesů, rozsáhlých odborných znalostech v oblasti automatizace a komplexních schopnostech systémového inženýrství. Naším cílem je nabídnout našim zákazníkům tyto klíčové kompetence, abychom jim umožnili i nadále posouvat stav výroby.
Začínáme s laserovou automatizací
Chcete se dozvědět, jak může automatizované laserové řešení IPG prospět vašemu provozu?
Začít je snadné - pošlete nám vzorové díly, navštivte některou z našich globálních aplikačních laboratoří nebo nám prostě řekněte o své aplikaci.
