Bir süreci otomatikleştirme kararı, küçük veya büyük birçok üretici için önemli bir karardır. Ancak bu seçim, teknik kabiliyetler ve ilk sermaye maliyetinden çok daha fazlası ile ilgilidir. Daha ziyade, ürünlerinizi nasıl üreteceğinizi, üretim hattınızın ne kadar esnek olacağını ve pazarınızda nasıl rekabet edeceğinizi şekillendiren stratejik bir taahhüttür.
Bir otomasyon yolunu seçtiğinizde, - bir dereceye kadar - tüm bir yetenekler, kısıtlamalar ve gelecekteki seçenekler setini satın almış olursunuz. Doğru karar kaliteyi artırabilir, verimi yükseltebilir ve işletmenizi büyüme için konumlandırabilir.
Yanlış seçim, ihtiyaçlarınız değiştiğinde yükseltilmesi zor veya pahalı bir sisteme mahkum olmanıza neden olabilir. Alternatif olarak, hiç kullanmayacağınız özellikler için fazla harcama yaptığınızı fark edebilirsiniz.
Lazer sistemleri söz konusu olduğunda, piyasada bulunan ürünler genellikle iki geniş kategoriye ayrılır: önceden yapılandırılmış sistemler ve özel sistemler. Bunlar aslında spektrumun sadece iki ucu olsa da, bu ayrım temel karar verme kriterlerini özetlemek için yararlıdır.
Bu makale, işletmeniz için doğru kararı vermenize yardımcı olmayı amaçlamaktadır.
Önceden Yapılandırılmış Lazer Sistemi Nedir?
Önceden yapılandırılmış bir lazer sistemi genellikle daha düşük bir giriş fiyat noktası sunmayı amaçlar ve tanımlanmış, sınırlı bir görev yelpazesini gerçekleştirmek için tasarlanmıştır. Bu sistemler kaynak, temizleme veya kesme gibi yaygın lazer işlemlerini özel mühendislik zaman ve maliyetini üstlenmeden otomatikleştirmek isteyen üreticileri hedefler.
Önceden yapılandırılmış sistemler özellikle küçük ve orta ölçekli üreticiler veya standart, tekrarlanabilir süreçler için hızlı bir şekilde kapasite eklemek isteyen daha büyük operasyonlar için caziptir. Cazibeleri basitliklerinden kaynaklanır. Güvenilir, kurulumu kolay ve dağıtımı hızlı olacak şekilde üretilmişlerdir.
Önceden yapılandırılmış sistemler genellikle operatör güvenliğini sağlamak için erişim kapıları, kilitler veya ışık perdeleri ile tamamlanmış, Sınıf 1 lazer güvenli bir muhafaza içine yerleştirilmiş bağımsız ünitelerdir. Genellikle tam otomatik bir üretim hattının bileşenlerinden ziyade bağımsız çalışma hücreleri veya iş istasyonları olarak işlev görecek şekilde tasarlanırlar.
Hedef uygulamaya ve parça boyutuna bağlı olarak, önceden yapılandırılmış bir sistem gantri (kartezyen) hareketi veya robotik bir kol kullanabilir. Gantry sistemleri tipik olarak çelik veya granitten yapılmış bir çalışma platformu üzerine inşa edilir ve hassas operasyonlar için sabit bir temel sağlar. Robotik sistemler en yaygın olarak 6 eksenli bir endüstriyel robot içerir.
Tedarikçilerin önceden yapılandırılmış sistemlerini seçeneklerle birlikte sunması alışılmadık bir durum değildir. Bunlar arasında çeşitli lazer kaynakları, ışın dağıtım optikleri ve hatta görüntü veya süreç izleme sistemleri yer alabilir.
Özellikle markalama sistemleri için tepsiler veya döner montajlar gibi çeşitli parça tutma ve montaj arayüzleri de sıklıkla mevcuttur. Konveyör yükleme veya döner tablalar gibi yarı otomatik yükleme veya boşaltma için arayüzler bazen mevcuttur.
Önceden yapılandırılmış lazer sistemlerinin önemli bir özelliği basitlik ve kullanım kolaylığıdır. İnsan-makine arayüzü (HMI) genellikle önceden ayarlanmış programlara veya reçete parametrelerine sınırlı erişim ile temiz, menü odaklı bir kontrol ortamı sağlar. Bu, minimum uzmanlık eğitimine sahip atölye personeli tarafından kullanılmasını sağlar. Proses mühendisi için yeni görevler oluşturmak benzer şekilde basitleştirilmiştir ve sınırlı programlama becerisine sahip olanlar için erişilebilirdir.
Özel Lazer Sistemi Nedir?
Özel bir lazer sistemi, önceden yapılandırılmış sistemlerin yeteneklerinin dışında kalan belirli bir dizi üretim gereksinimini karşılamak için sıfırdan tasarlanmıştır. Her özel sistem, tanımı gereği, esasen benzersizdir.
Bununla birlikte, özel lazer sistemleri birkaç ortak - ve hatta muhtemelen standartlaştırılmış - yapı taşından oluşma eğilimindedir. Bunlar şunları içerebilir:
- Otomatik malzeme taşıma
- Parça sabitleme ve takımlama
- Parça hareketi ve konumlandırma
- Lazer kaynağı ve ışın dağıtımı
- Görüş, algılama ve süreç izleme
- Kontrolör ve ilgili yazılım
- İletişim modülü (MES, PLC veya diğer fabrika otomasyon kontrol sistemleri ile arayüz oluşturmak için)
- Güvenlik ve muhafaza
Bu unsurlar hemen hemen her şekilde birleştirilebilir ve yüksek düzeyde karmaşıklık ve karmaşıklık mümkündür. Hareket sistemleri birden fazla robot kolu, gantry, lineer kademe veya döner tabla içerebilir. Bazen bunlar parçaları paralel olarak işlemek için bağımsız olarak çalışır. Bazen de gerekli erişim, hassasiyet ve hızı elde etmek için koordine olurlar.
Kullanıcı deneyimi (UX) açısından, özel sistemler tipik olarak daha derin kontrol ve izleme yetenekleri sağlayan özel HMI'lara sahiptir. Operatörler ve proses mühendisleri gelişmiş teşhis araçlarına, özelleştirilebilir proses parametrelerine ve reçete yönetimini veya yüksek karışımlı üretimi destekleyen arayüzlere erişebilir. Bu araçları çalıştırmak için genellikle makul derecede programlama ve otomasyon uzmanlığı gerekir.
Özel lazer sistemleri bağımsız çalışma hücreleri olabilmekle birlikte, genellikle tesis genelindeki otomasyon sistemlerine ve üretim hatlarına entegrasyon için tasarlanırlar. EtherNet/IP, Profinet veya OPC UA gibi standart endüstriyel protokolleri kullanarak PLC ağlarına, MES platformlarına ve SCADA sistemlerine bağlantı sağlayabilirler.
Önceden Yapılandırılmış ve Özel Lazer Sistemi Arasında Seçim Yapma
Lazer otomasyonu için doğru yaklaşımı seçmek, birçok faktörü göz önünde bulundurmayı ve dengelemeyi gerektirir. Sermaye ve işletme maliyetleri ve mevcut zemin alanı gibi bazıları açıktır. Bazıları ise satıcı desteğinin kalitesi ve yükseltilebilirlik gibi daha az belirgindir.
Bu kadar çok değişken varken karar vermek çok zor olabilir. Bu süreci kolaylaştırmak için, başarıyı veya başarısızlığı belirleme olasılığı en yüksek olan temel konuları belirlemek ve bunlara odaklanmak yardımcı olur. Sadece sistem işlevselliği açısından bakıldığında, bu yedi faktörün tipik olarak en kritik faktörler olduğunu gördük.
Uygulama Uyumu
Bu, karar verme sürecinin temeli ve başlangıç noktasıdır. Öncelikle sürecinizi tanımlamanız ve ardından bir lazerin en iyi sonuçları sağlayıp sağlayamayacağını belirlemeniz gerekir.
Bu değerlendirmeyi yapmak için lazerin masaya ne getirdiğini (hız, hassasiyet, daha az ısı girdisi veya daha düşük işletme maliyetleri) anlamalı ve başarının nasıl ölçüleceğine karar vermelisiniz. Görevin ne olduğu ve başarıyı neyin oluşturduğuna dair net bir tanım yoksa, bunu başarma şansı çok azdır.
Lazer otomasyon ortaklarının uygulama geliştirme hizmetleri bu noktada yardımcı olabilir. İdeal olarak, lazer sürecinizi tanımlayacak, test edecek ve optimize edecek ekipmana ve deneyime sahip olmalıdırlar.
Parça Boyutu
Bu sıradan bir düşünce gibi görünebilir, ancak kritik bir rol oynar. Lazer sistemleri çalışma zarfları tarafından kısıtlanır.
Önceden yapılandırılmış sistemler, belirli sektörler için tipik parça boyutlarına göre tasarlanmıştır - örneğin tıbbi cihazlardaki küçük, hassas bileşenler veya genel endüstriyel kullanım için orta ölçekli montajlar. Parçalar bu normların dışına çıktığında - ister daha büyük ister alışılmadık şekilli olsunlar - genellikle özel veya büyük ölçüde değiştirilmiş bir sisteme ihtiyaç duyulur.
Verim Gereksinimleri
Verim kabiliyetleri, önceden yapılandırılmış ve özel çözümlerin genellikle farklılaştığı bir alandır. Verimliliğin otomasyonun birincil hedefi olduğu düşünüldüğünde, bu genellikle karar verici faktördür.
Önceden yapılandırılmış sistemler genellikle tek istasyonlu çalışma hücreleri veya iş istasyonları olarak tasarlanmıştır. Sonuç olarak, genellikle düşük ila orta verim ihtiyaçları için en iyisidirler. Parça yükleme ve boşaltma, özellikle de manuel olarak gerçekleştiriliyorsa, önceden yapılandırılmış bir sistem için genellikle hız sınırlayıcı faktördür.
Örneğin, anında kaynak gibi teknolojiler dakikada 1000'den fazla kaynak hızına ulaşabilir. Bu, EV-Cube gibi bağımsız bir iş istasyonunda verimi artırabilir, ancak taşıma ve bir üretim hattına entegrasyon verimi daha da artırabilir.
Buna karşın, özel bir lazer sisteminin ulaşabileceği hız genellikle yalnızca maliyet yatırımı, alan kısıtlamaları veya lazer dışı darboğazlarla sınırlıdır. Özel sistemler, çok yüksek verim elde etmek için birden fazla lazer kaynağı veya optik, çeşitli sistem hareketleri veya paralel çalışan lazer dışı süreçler içerebilir.
Gereksinimlerinize bağlı olarak, daha büyük, özel yapım bir hatta yatırım yapmak yerine birden fazla standart sistem kurmak daha uygun maliyetli olabilir.
Önceden yapılandırılmış bazı sistemler otomatik parça yükleme seçeneklerini veya konveyör bantlarla entegre olma özelliğini destekler. Bu, parçalar yüklenirken veya boşaltılırken sistemin boşta kalma süresini en aza indirerek verimi artırabilir.
Aletler
Parça yükleme konusuna daha fazla eğildiğimizde, parçanın nasıl sabitlendiğini ve lazere nasıl sunulduğunu da incelemeye değer. Standart sistemler tipik olarak sınırlı sayıda parça tutma seçeneğine sahiptir. Bunlar sabit kelepçeler, yerleştirme pimleri, manuel veya pnömatik aynalar (yuvarlak parçalar için) ve v-blokları içerebilir. Bu, sistemin karmaşık kaynak yollarını yürütme veya çeşitli açılardan işleme gerektiren 3D şekilli parçalarla çalışma yeteneğini sınırlayabilir.
Parçalar karmaşık konumlandırma, dinamik sabitleme veya harici sistemlerle etkileşim gerektiriyorsa, takımlar buna göre tasarlanmalıdır. Elbette bu, özel bir robotik sistemle elde edilebilir. Ancak, üreticinin bunu yapabilecek yeteneklere ve istekliliğe sahip olduğu varsayılırsa, önceden yapılandırılmış bir takımın yetenekleri de genişletilebilir.
Toleranslar ve Kalite
Takımlar proses doğruluğu ve tekrarlanabilirliğinin belirlenmesinde önemli bir rol oynarken, çeşitli sensörler ve özellikle de görüntü sistemleri ile desteklenebilir. Bunlar, sistemin parçadan parçaya farklılıkları daha iyi karşılamasına veya takımın konumsal tutarlılığındaki sınırlamaları telafi etmesine yardımcı olabilir.
Önceden yapılandırılmış bazı sistemler standart seçenekler olarak görüş sistemleri ve süreç izleme içerebilir. Örneğin, IPG LaserCell platformunun kaynak konfigürasyonları, hat içi kaynak izleme için LDD Gerçek Zamanlı Lazer Kaynak Ölçüm sistemleri ile birlikte mevcuttur.
Bununla birlikte, parça karmaşıklığı ve tolerans gereksinimlerinin kombinasyonu, önceden yapılandırılmış bir sistemin karşılayabileceği gereksinimleri aşabilir. Bu da çözümü özel veya yarı özel bir tasarıma doğru iter.
Lazer Gücü
Standart lazer sistemleri, belirli lazer gücü aralıklarını barındıracak şekilde üretilmiştir. Bu genellikle aletin optikleri, güvenlik sistemleri, soğutma ihtiyaçları ve hatta belki de güç gereksinimleri tarafından belirlenir.
Bununla birlikte, artan işlem hızı gereksinimleri veya daha kalın malzemeler daha yüksek güçlü bir lazer gerektirebilir.
Bu sınırlamalardan bazılarının yükseltilmesi veya genişletilmesi kolay değildir. Dolayısıyla, bir uygulama standart bir sistemin sağlayabileceğinden kesinlikle daha yüksek lazer gücü gerektiriyorsa, bu durum özel bir lazer çözümü oluşturma kararını zorlayabilir.
Operatör Etkileşimi
Sistemin işlevselliğinin yanı sıra bir diğer önemli husus da ne kadar kolay programlanıp çalıştırılabileceğidir. Bu, önceden yapılandırılmış ve özel sistemlerin önemli ölçüde farklılaşma eğiliminde olduğu bir başka alandır.
Önceden yapılandırılmış sistemler öngörülebilir, basit etkileşim için inşa edilmiştir ve genellikle sınırlı sayıda işlemi destekler. Yeni görevlerin programlanması genellikle basitleştirilir ve hatta bazen lazer kaynak cobot sisteminde olduğu gibi sadece sürükle ve bırak işlevine indirgenir.
Tüm bunlar hem operatörler hem de proses mühendisleri için eğitim gereksinimlerini hafifletir. Ayrıca, sistemlerin genellikle kurulumdan hemen sonra üretimde çalışmaya başlayabileceği anlamına gelir.
Özel robotik lazer sistemleri, operatörler için basitleştirilmiş bir kullanıcı arayüzü içerebilir. Ancak bunun altında genellikle çok daha sofistike bir yazılım ortamı bulunur.
Bu karmaşıklığın faydası, neredeyse sınırsız yeteneklere sahip olmalarıdır. Bu genellikle diğer fabrika otomasyon sistemleriyle entegrasyon yeteneğini de içerir.
Ancak bu aynı zamanda tipik olarak daha karmaşık ve programlanması daha zor oldukları ve destek için daha fazla uzmanlık gerektirdikleri anlamına gelir. Özellikle harici sistemlerle kapsamlı etkileşim içeriyorsa, yeni bir sistemi veya süreci çevrimiçi hale getirmenin daha uzun sürmesi alışılmadık bir durum değildir.
Diğer Hususlar
Daha önce de belirtildiği gibi, bir lazer sistemi satın almak gerçekten ikili bir seçim değildir. Bazı tedarikçilerle, önceden yapılandırılmış bir sistemle başlamak ve esasen özel bir sistem haline gelene kadar seçeneklerle değiştirmek mümkündür. Diğerlerinde ise önceden yapılandırılmış sistemler katıdır ve dar bir görev yelpazesi için optimize edilmiştir.
Önceden yapılandırılmış robotik lazer sistemleri tipik olarak tamamen özel araçlardan daha ucuza mal olur ve genellikle üretici tarafından daha hızlı teslim edilebilir. Ayrıca, önceden yapılandırılmış bir sistemin kurulumu muhtemelen daha az öğrenme eğrisi içerecektir, çünkü üretici zaten çeşitli üretim ortamlarında kullanımı konusunda önemli deneyime sahiptir.
Sistem işlevselliğini genişletmek için standart bir sistemi modifiye etmek de genellikle aynı kabiliyeti tamamen özel bir sistemle elde etmekten daha düşük bir maliyet artışına neden olur. Ancak bu evrensel olarak doğru değildir. Önceden yapılandırılmış sistemler, kapsamlı değişiklikler yapmayı sıfırdan başlamaktan daha maliyetli hale getirebilecek sınırlamalara sahiptir.
Lojistik ve mali sorunlar da var. Halihazırda üretimde kullanılan önceden yapılandırılmış bir sistemin değiştirilmesi o aracı çevrimdışı hale getirir. Bu kesinti süresinin bir etkisi vardır. Ancak bu değişikliği yapmanın maliyeti işletme giderlerinden karşılanabilirken, yeni bir sistem satın almak her zaman bir sermaye gideridir.
Son olarak, herhangi bir tedarikçinin yalnızca sınırlı bir ürün yelpazesi sunabileceğini unutmayın. Bu, sizi mevcut ürünlerinden veya yeteneklerinden bir çözüme yönlendirmeleri için teşvik edebilir. Ne yazık ki, bu ürün uygulamanız için optimum uyumu sunmayabilir.
Lazer Otomasyonuna Başlarken
Benzersiz dikey entegrasyonumuz sayesinde IPG, lazer bileşenleri ve teknolojilerinden önceden yapılandırılmış sistemlere, modüler platformlara ve özel üretim hatlarına kadar her şeyi sunar. Lazer otomasyonuna dair her şey için bir iş ortağı olarak, sizi belirli bir ürüne veya yaklaşıma doğru zorlamıyoruz.
Başlamak çok kolay - bize birkaç örnek parça gönderin, küresel uygulama laboratuvarlarımızdan birini ziyaret edin veya bize uygulamanızdan bahsedin.
