CNC-koneistusteknologiaa käytetään monenlaisissa projekteissa, ja se tarjoaa useita etuja eri toimialoilla toimiville yrityksille. Vaikka CNC-koneistus on vakiintunut prosessi konetekniikassa, CNC-työstökoneiden valmistajat muodostavat noin 50 miljardin Yhdysvaltain dollarin suuruisen markkinan, joka tuottaa jatkuvasti uusia innovaatioita markkinatoimijoille.
1. CNC-valmistuksen hybridisointi additiivisten teknologioiden kanssa
Subtraktiivinen CNC-koneistus ja additiivinen 3D-tulostus ovat kaksi erillistä prosessia. CNC-koneet poistavat materiaalia työkappaleesta. 3D-tulostuksessa kolmiulotteiset kappaleet rakennetaan kerros kerrokselta. Vaikka toimintaperiaatteet ovat vastakkaiset, molemmat prosessit voidaan yhdistää tehokkaasti.
Useat koneenrakentajat ovat ottaneet käyttöön niin sanotun ”hybridivalmistuksen”, jossa CNC-jyrsintä ja -sorvaus yhdistetään additiivisiin menetelmiin. Yritysten määrä, jotka tutkivat CNC-koneiden ja 3D-tulostimien yhdistämistä projektien läpimenoaikojen nopeuttamiseksi, kasvaa jatkuvasti.
CNC-koneilla voidaan saavuttaa alle 0,01 millimetrin toleransseja, mikä tekee niistä ihanteellisia sovelluksiin, joissa tarkkuus on kriittistä. 3D-tulostimen tarkkuus on sen sijaan noin 0,1 millimetriä, mikä on yksi syy siihen, miksi additiivista valmistusta käytetään laajasti prototyyppien valmistuksessa. Prototyypit voidaan tulostaa 3D-tulostimella, minkä jälkeen CNC-kone viimeistelee tuotteen.
Tätä lähestymistapaa on soveltanut saksalainen DMG-Mori Bielefeldistä. Heidän hybridi AM/CNC -koneensa LASERTEC 125 DED hybrid yhdistää additiivisen ja subtraktiivisen valmistuksen yhteen konekokonaisuuteen. Koska tulostus- ja koneistuspäät ovat vaihdettavissa ja perusjärjestelmä tarjoaa viisi vapausastetta, monimutkaisia geometrioita voidaan valmistaa erittäin korkealla tarkkuudella. Prosessin aikana infrapunalämpökamera valvoo additiivista rakennusprosessia ja mahdollistaa adaptiivisen prosessinohjauksen.
2. On-demand-valmistus ja välitön hinnoittelu
Valmistuksessa on kehittynyt strategia nimeltä ”on-demand manufacturing” tai ”cloud manufacturing”. Se on alkanut muuttaa toimitusketjusektoria, ja sen kehitystä ovat selvästi kiihdyttäneet koronapandemia, Ukrainan sota sekä Kiinaan liittyvät toimitusongelmat. On-demand-valmistus tarkoittaa tuotantomenetelmää, jossa tuotteet valmistetaan vasta kysynnän mukaan ja tarvittavissa määrissä. Perinteinen valmistus puolestaan edellyttää kalliita omia tuotantokoneita, suuria tuotantomääriä tai riippuvuutta paikallisista valmistuskumppaneista. On-demand-valmistus vähentää pääomasidonnaisuutta, nopeuttaa hankintaa ja parantaa toimitusvarmuutta.
Useat muut tekijät, kuten CNC-koneistettujen osien alhaisemmat kappalekustannukset sekä nopea tilaaminen välittömän hinnoitteluohjelmiston avulla, edistävät on-demand-valmistuksen laajaa hyväksyntää. On-demand-valmistuksen perustelut ovat vahvat kaikenkokoisille yrityksille. Kuluttajat, yritykset ja ympäristö voivat kaikki hyötyä tästä lähestymistavasta. Tässä kolme keskeistä etua, joita yritykset voivat odottaa:
- Alhaisemmat valmistuskustannukset
- Ketterä toiminta nopeamman hankinnan ja laajemman valmistusteknologioiden saatavuuden ansiosta
- Helppo pääsy globaaleihin valmistusresursseihin
Stuttgartissa Saksassa toimiva InstaWerk on johtava esimerkki digitaalisesta CNC-koneistuspalveluiden tarjoajasta.
3. CNC-koneistuksen parantaminen digitaalisten kaksosten avulla
Digitaalisia kaksosia käytetään syvemmän ymmärryksen saamiseksi laitteiden ja prosessien toiminnasta. Useimmissa tapauksissa digitaaliset kaksoset ovat tarkkoja vastineita fyysisille vastakappaleilleen. Lisäksi, vaikka simulaatio kuvaa usein vain yksittäistä toimintoa, digitaaliset kaksoset ovat kokonaisvaltaisempia ja voivat tarjota tietoa useista eri prosesseista samanaikaisesti.
Vishnu ym. julkaisemassa tuoreessa artikkelissa todetaan, että digitaalisia kaksosia CNC-valmistuksessa voidaan hyödyntää prosessinsuunnitteluvaiheessa, koneistusvaiheessa, mallien rakentamisessa sekä palautesilmukoissa. Erilaisten syöttöparametrien, kuten syöttönopeuden, työkalumateriaalin, kiinnitysvoiman ja kulumisnopeuden perusteella kirjoittajat pystyivät toteuttamaan pinnankarheuden ennustemallin luomalla työkaluratoja, suorittamalla kokeita ja syöttämällä tulokset malleihinsa käyttäen Support Vector Machine (SVM), Gaussian Process (GPR) -menetelmiä sekä täysin kytkettyä syvää neuroverkkoa (FCDNN). Malli testattiin tämän jälkeen onnistuneesti uusilla parametreilla.
Nämä digitaalisten kaksosten teknologiat parantavat prosessinsuunnittelijoiden ja koneenkäyttäjien päätöksentekokykyä koneistusparametrien hallinnassa sekä suunnittelu- että koneistusvaiheessa.
4. Lisääntyvät investoinnit automaatioon
Automaatio vaikuttaa CNC-koneistusprosesseihin monin eri tavoin. Sen merkitys on kasvanut viime vuosina, ja tämän kehityksen odotetaan jatkuvan myös tulevaisuudessa. Aiemmin automaatio keskittyi yksittäisiin koneistusvaiheisiin, mutta Mitsubishin ja AIST:n välinen yhteistyö johti CNC-koneratkaisun kehittämiseen, joka yhdistää tekoälyn ja automatisoidut prosessit. Kyseessä on virheenkorjausmenetelmä, jossa tekoälyä käytetään arvioimaan CNC-koneen todellisen sijainnin ja ohjearvon välistä poikkeamaa.
Testitulosten mukaan tämän strategian tarkkuus parani 51 % verrattuna ratkaisuihin ilman tekoälyä. Teknologia mahdollistaa parannuksia myös dynaamisen koneistuksen aikana, mikä säästää aikaa ja säilyttää samalla korkean laatutason.
Suuntauksena on kuitenkin siirtyminen tehdaslaajuiseen automaatioon, jonka lopullisena tavoitteena ovat ”lights-out-tehtaat”. Edut ovat selkeät: työvoimakustannusten säästö, korkeampi tuottavuus ja tasalaatuisuus. Aloittaen kameralla ohjatuista robottisoluista, jotka lastaavat ja purkavat CNC-koneita autonomisesti, tehtaat rakentavat lisäasemia merkintää, mittausta ja pakkausta varten hyödyntääkseen täysin autonomisten tehtaiden edut.
Lights-out-tehtaiden kehittämisessä on vastattava useisiin kysymyksiin:
- Soveltuuko nykyinen tuotevalikoima automatisoituun valmistukseen?
- Ovatko oikeat koneominaisuudet, työkalut ja ohjausjärjestelmät käytössä lights-out-koneistusta varten?
- Miten saavutetaan automaatioystävälliset ja joustavat työkalut ja kiinnitysratkaisut?
- Miten etävalvonta, huolto ja vianmääritys toteutetaan?
- Miten havaitaan automaattisesti virheet, kuten koneen pysähtyminen, työkalurikko tai ohjelmistovirheet?
Hyvin toteutetulla lights-out-koneistustehtaalla on valtava potentiaali mullistaa koneistuksen toteutustapa, mutta yritysten on oltava valmiita investoimaan ja kehittämään prosessejaan. Tämä korkea automaation taso soveltuu kuitenkin ensisijaisesti suurivolyymiseen, toistuvien osien tuotantoon ja vähemmän prototyyppeihin tai pieniin sarjoihin, jotka edellyttävät manuaalista optimointia, luovuutta ja käytännönläheisyyttä.
5. Ympäristön kannalta kestävien ratkaisujen kehittäminen
CNC-valmistajien on alettava seuraamaan ja vähentämään tuotantoprosesseistaan ja toimitusketjuistaan aiheutuvia hiilidioksidipäästöjä vastatakseen asiakkaiden kasvavaan kysyntään tuotteista, jotka on valmistettu ympäristövastuullisemmalla tavalla. Uudet tai tehostetut toimet CNC-koneistuspalveluiden päästöjen vähentämiseksi tulevat jatkossakin vastaamaan kuluttajakysyntään, tukemaan yritysvastuuta sekä täyttämään viranomaisten säädökset ja vaatimukset.
Valmistusyritysten on hyödynnettävä helpommin saatavilla olevia tuotanto- ja toimitusketjutietoja arvioidakseen tarkemmin tuotteidensa hiilijalanjälkeä ja tutkiakseen uusia tapoja valmistaa ja kuljettaa tuotteita ympäristövastuullisemmin.
6. Manufacturing as a Service -mallin kasvu
MaaS (Manufacturing as a Service) on tullut CNC-koneistusteollisuuteen vasta viime aikoina, mutta sen käytön voidaan odottaa kasvavan ajan myötä. Lyhyesti sanottuna MaaS hyödyntää verkottuneita resursseja valmistustoimintojen toteuttamiseen tarjoamalla ne digitaalisen käyttöliittymän kautta.
MaaS voi tarjota yrityksille lisää joustavuutta, korkeampaa tuottavuutta, parempaa ketteryyttä ja kustannussäästöjä alhaisempien työvoimakustannusten ansiosta. Pandemian vaikutusten jatkuessa on todennäköistä, että yritykset, jotka haluavat pienentää kustannuksiaan ja toimia tiukalla budjetilla, ainakin harkitsevat CNC-pohjaisen MaaS-palvelun käyttöä.
InstaWerk on yksi johtavista Manufacturing as a Service -ratkaisujen tarjoajista. Toimimme Saksasta käsin, mutta toimitamme tuotteita maailmanlaajuisesti. Erikoisalaamme ovat sorvattujen ja jyrsittyjen osien valmistus. Välittömän kustannuslaskentamme avulla teemme on-demand-valmistuksen hyödyt helposti ja läpinäkyvästi asiakkaidemme saataville.
Teoriasta käytäntöön: innovaatioiden vieminen tuotantoon
Näemme tehtäväksemme tehdä innovatiiviset prosessit, trendit ja uudet ratkaisut asiakkaidemme saataville. Olipa kyse hybridiprosesseista, kestävyydestä tai alustatalouden verkostovaikutuksista, jatkamme kaiken tekemistä asiakkaillemme hyödynnettäväksi. Helpoin tapa kokeilla näitä uusia teknologioita? Rekisteröidy nyt ja aloita!
Why choose InstaWerk?
