Полностью автоматизированный трубогибочный узел объединяет процессы на этапах подготовки и обработки, обеспечивая быструю и безошибочную обработку, повторяемость и безопасность. Хотя такая интеграция может принести пользу любому производителю, она особенно привлекательна для тех, кто работает в зарождающейся, но конкурентной сфере производства электромобилей.
Электромобили (EV) — это не новинка. В начале 1900-х годов, с появлением электромобилей, автомобилей с паровыми и бензиновыми двигателями, технология электромобилей перестала быть нишевым рынком. Хотя бензиновые двигатели одержали победу в этом сегменте, аккумуляторные технологии вернулись и останутся с нами надолго. Многие города по всему миру объявляют о будущих запретах на автомобили, работающие на ископаемом топливе, а многие страны заявляют о своем намерении запретить продажу таких автомобилей, поэтому альтернативные силовые установки будут доминировать в автомобильной промышленности. Это лишь вопрос времени.
Данные о продажах показывают, что автомобили на альтернативных видах топлива набирают популярность уже много лет. По данным Агентства по охране окружающей среды, на рынок электромобилей, подключаемых гибридных электромобилей (PHEV), автомобилей на топливных элементах и ​​гибридов, отличных от PHEV, в США в 2020 году приходилось 7% от общего объема. 20 лет назад этого рынка практически не существовало. Данные Федерального управления автомобильного транспорта Германии говорят сами за себя: доля автомобилей с альтернативными силовыми установками среди всех вновь зарегистрированных автомобилей в Германии в период с января 2021 года по ноябрь 2021 года составляет около 35%. За этот период доля вновь зарегистрированных электромобилей составила около 11%. С точки зрения легковых автомобилей, рост новых электромобилей в Германии особенно заметен. В этом сегменте доля электромобилей среди всех вновь зарегистрированных легковых автомобилей за весь 2020 год составила 6,7%. С января по ноябрь 2021 года эта доля резко выросла до более чем 25%.
Этот сдвиг вносит кардинальные изменения в работу автопроизводителей и всей их цепочки поставок. Облегченные конструкции становятся все более распространенными – чем легче автомобиль, тем меньше энергии требуется. Это также увеличивает запас хода, что крайне важно для электромобилей. Эта тенденция также привела к изменениям в требованиях к гибке труб, с растущим спросом на компактные и высокопроизводительные компоненты, особенно тонкостенные трубы из высокопрочных материалов. Однако легкие материалы, такие как алюминий и углеволокнистые пластмассы, часто дороже и сложнее в обработке, чем традиционная сталь. С этой тенденцией связано резкое увеличение использования форм, отличных от круглых. Для облегченных конструкций все чаще требуются сложные, асимметричные формы с различными поперечными сечениями.
Распространенная практика в автомобильной промышленности заключается в гибке круглых труб и их гидроформовке для придания им окончательной формы. Это работает для стальных сплавов, но может быть проблематично при использовании других материалов. Например, армированный углеродным волокном пластик не гнется в холодном состоянии. Ситуацию осложняет склонность алюминия к затвердеванию со временем. Это означает, что алюминиевые трубы или профили трудно или невозможно согнуть всего через несколько месяцев после их изготовления. Кроме того, если желаемое поперечное сечение не круглое, гораздо сложнее соблюдать заданные допуски, особенно при использовании алюминия. Наконец, замена традиционных медных кабелей алюминиевыми профилями и стержнями для передачи тока становится все более распространенной тенденцией и новой проблемой при гибке, поскольку изоляция деталей не повреждается во время гибки.
Переход на электромобили вызывает изменения в конструкции трубогибочных станков. Традиционные стандартные трубогибочные станки с предопределенными параметрами производительности уступают место специализированным машинам, которые могут быть адаптированы к потребностям производителей. Характеристики гибки, геометрические параметры (такие как радиус изгиба и длина трубы), рабочее пространство и программное обеспечение — все это корректируется для лучшего соответствия конкретным технологическим и продуктовым требованиям производителя.
Этот сдвиг уже начался и будет только усиливаться. Для успешной реализации этих проектов поставщику системы необходимы соответствующие знания в области технологии гибки, а также знания и опыт в проектировании инструментов и процессов, которые должны быть интегрированы с самого начала этапа проектирования оборудования. Например, для производства алюминиевых профилей с различными поперечными сечениями требуются сложные формы инструментов. Поэтому разработка и оптимизация конструкции таких инструментов приобретает все большее значение. Кроме того, для гибки CFRP требуется механизм, который использует небольшое количество тепла.
Растущее давление на издержки, охватившее автомобильную промышленность, ощущается также по всей цепочке поставок. Короткие циклы производства и исключительная точность сейчас важны как никогда. Компаниям, стремящимся оставаться конкурентоспособными, необходимо эффективно использовать ресурсы. Это включает в себя не только время и материальные ресурсы, но и человеческие ресурсы, особенно ключевых сотрудников в производстве. В этой области удобные и надежные процессы являются ключевым фактором повышения экономической эффективности.
Производители труб и OEM-производители, осуществляющие изготовление труб собственными силами, могут реагировать на постоянное давление со стороны цен и другие факторы, стремясь к использованию высокопроизводительных станков, точно отвечающих их потребностям. Современные листогибочные прессы должны использовать многоступенчатую технологическую стратегию, включающую такие функции, как настраиваемые многорадиусные гибочные инструменты, которые облегчают точные изгибы с очень короткими трубами между изгибами. Это развитие технологии гибки особенно эффективно при производстве трубчатых компонентов с несколькими радиусами, при изготовлении систем изгиба внутри изгиба или при производстве других сложных трубных систем. Станки для обработки сложных изгибов могут сократить время цикла; для производителей больших объемов даже несколько сэкономленных секунд на компонент могут оказать огромное положительное влияние на эффективность производства.
Еще одним ключевым компонентом является взаимодействие оператора и станка. Технология должна максимально поддерживать пользователей. Например, интеграция механизма отвода гибочного штампа — ситуация, когда гибочный штамп и поворотный рычаг работают раздельно — позволяет станку регулировать и позиционировать трубы различной геометрии в процессе гибки. Другая концепция программирования и управления начинает подготовку вала к следующей гибке, пока текущая гибка еще продолжается. Хотя это требует от контроллера непрерывного и автоматического мониторинга взаимодействия осей для координации их движений, усилия по программированию приносят огромные преимущества, сокращая время цикла на 20–40 процентов в зависимости от компонентов и желаемой геометрии трубы.
В условиях перехода к альтернативным силовым установкам автоматизация важна как никогда. Производителям трубогибочных станков необходимо сосредоточиться на масштабной автоматизации и возможности интеграции рабочих процессов, выходящих за рамки простого изгиба труб. Это относится не только к изгибам труб в крупномасштабном серийном производстве, но и все чаще к очень мелкосерийному производству.
Современные листогибочные прессы для крупносерийного производства, такие как CNC 80 E TB MR от Schwarze-Robitec, идеально подходят для удовлетворения потребностей производителей в автомобильной промышленности. Критически важны такие характеристики, как короткие циклы производства и высокая эффективность использования ресурсов, и многие производители полагаются на такие опции, как контроль сварных швов, встроенная отрезка и роботизированные интерфейсы.
В полностью автоматизированной обработке труб различные этапы процесса должны быть надежными, безошибочными, воспроизводимыми и быстрыми, чтобы обеспечить стабильное качество результатов гибки. В такой гибочный узел должны быть интегрированы этапы обработки на входе и выходе, включая очистку, гибку, сборку, формовку концов и измерение.
Необходимо также интегрировать погрузочно-разгрузочное оборудование, такое как роботы, и дополнительные компоненты, например, устройства для перемещения труб. Главная задача — определить, какие процессы наиболее подходят для конкретного применения. Например, в зависимости от требований производителя, для трубного питателя может подойти ленточный загрузочный склад, цепной склад, подъемный конвейер или конвейер для сыпучих материалов. Некоторые производители листогибочных прессов максимально упрощают интеграцию, предлагая собственные системы управления, работающие совместно с системой планирования ресурсов предприятия (ERP) производителя.
Хотя каждый дополнительный шаг удлиняет технологическую цепочку, пользователь не испытывает задержек, поскольку время цикла, как правило, остается неизменным. Самое большое отличие в сложности этой автоматизированной системы заключается в жестких требованиях к управлению, необходимых для интеграции гибочного узла в существующую производственную цепочку и сеть компании. По этой причине трубогибочные станки должны быть готовы к Индустрии 4.0.
В целом, интеграция является наиболее важным аспектом. Крайне важно, чтобы производители оригинального оборудования сотрудничали с производителями машин, обладающими обширным опытом разработки машин, совместимых с различными подсистемами в полностью автоматизированном производственном процессе.
Журнал Tube & Pipe Journal стал первым изданием, посвященным индустрии металлических труб, в 1990 году. Сегодня он остается единственным изданием в Северной Америке, посвященным этой отрасли, и стал самым надежным источником информации для специалистов в области трубопроводов.
Теперь, благодаря полному доступу к цифровой версии журнала The FABRICATOR, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Цифровая версия журнала The Tube & Pipe Journal теперь полностью доступна, обеспечивая легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.
Получите полный доступ к цифровой версии журнала STAMPING Journal, в котором представлены последние технологические достижения, лучшие практики и новости отрасли для рынка штамповки металла.
Теперь, благодаря полному доступу к цифровой версии журнала The Fabricator en Español, вы получаете легкий доступ к ценным отраслевым ресурсам.