CNC-maskineringsteknologi brukes i en rekke prosjekter og gir flere fordeler for virksomheter i ulike bransjer. Selv om dette er en standardprosess innen maskinteknikk, utgjør produsenter av CNC-maskinverktøy et marked på om lag 50 milliarder amerikanske dollar, og leverer kontinuerlige innovasjoner til aktørene i markedet.

1. Hybridisering av CNC-produksjon med additive teknologier

Subtraktiv CNC-maskinering og additiv 3D-printing er to ulike prosesser. CNC-maskiner fjerner materiale fra et emne, mens 3D-printing bygger tredimensjonale objekter lag for lag. Selv om virkemåten er motsatt, kan prosessene kombineres effektivt.

En rekke maskinprodusenter har tatt i bruk «hybrid produksjon», som kombinerer CNC-fresing og -dreiing med additive metoder. Antallet virksomheter som undersøker hvordan CNC-maskiner og 3D-printere kan kobles sammen for å redusere gjennomløpstid og få prosjekter ferdigstilt raskere, øker.

Toleranser under 0,01 millimeter kan oppnås med CNC-maskiner, noe som gjør dem ideelle i applikasjoner der presisjon er kritisk. Nøyaktigheten til en 3D-printer ligger derimot typisk rundt 0,1 millimeter, og dette er en av grunnene til at additiv produksjon ofte brukes til prototyper. Prototyper kan printes på en 3D-printer, og deretter kan en CNC-maskin sluttbearbeide komponenten.

Denne tilnærmingen er implementert av DMG MORI fra Bielefeld i Tyskland. Deres hybrid AM/CNC-maskin LASERTEC 125 DED hybrid kombinerer additiv og subtraktiv produksjon i én maskincelle. Siden print- og bearbeidingshoder kan byttes, og basissystemet har fem akser (5-DOF), kan komplekse geometrier produseres med høy presisjon. Under prosessen inspiserer et infrarødt termisk kamera den additive oppbyggingen og muliggjør adaptiv prosesskontroll.

2. Produksjon på forespørsel og øyeblikkelig pristilbud

En strategi i produksjon kjent som «produksjon på forespørsel» («on-demand manufacturing») eller «cloud manufacturing» har utviklet seg. Den begynner å forstyrre forsyningskjeden og har blitt tydelig akselerert av covid-19, krigen i Ukraina og leveranseutfordringer knyttet til Kina. Begrepet «produksjon på forespørsel» beskriver en metode der produkter produseres først når det er etterspørsel – og i nødvendig volum. Tradisjonell produksjon krever derimot kostbart internt maskineri, produksjon i store serier eller avhengighet av lokale produksjonspartnere. Produksjon på forespørsel reduserer kapitalbinding, øker innkjøpshastigheten og forbedrer robustheten.

Flere faktorer, som lavere delkostnader for CNC-maskinerte deler og rask bestilling via programvare for øyeblikkelig pristilbud, bidrar til økt utbredelse av produksjon på forespørsel. Argumentasjonen er sterk for virksomheter i alle størrelser. Både forbrukere, bedrifter og miljøet kan dra nytte av modellen. Her er tre sentrale fordeler virksomheter kan forvente:

• Reduserte produksjonskostnader
• Smidig drift gjennom raskere innkjøp og høyere tilgjengelighet av ulike produksjonsteknologier
• Enkel tilgang til globale produksjonsressurser

InstaWerk fra Stuttgart i Tyskland er et ledende eksempel på en digitalisert leverandør av CNC-maskineringstjenester.

3. Forbedring av CNC-maskinering ved hjelp av digitale tvillinger

Digitale tvillinger brukes for å få en dypere forståelse av hvordan utstyr og prosesser fungerer. I de fleste tilfeller er digitale tvillinger en nøyaktig representasjon av sine fysiske motparter. I tillegg – selv om en simulering ofte kun viser én enkelt funksjon – er digitale tvillinger mer helhetlige og kan gi informasjon om flere prosesser samtidig.

Ifølge en nyere artikkel av Vishnu mfl. kan digitale tvillinger i CNC-produksjon implementeres i prosessplanleggingsfasen, i bearbeidingsfasen, for modellbygging og i feedback-looper. Basert på ulike inputparametere som matehastighet, verktøymateriale, oppspenningskraft og slitasjerate, utviklet forfatterne en prediktiv modell for overflateruhet ved å generere en verktøybane, gjennomføre eksperimenter og mate resultatene tilbake til modellene ved bruk av Support Vector Machine (SVM), Gaussian Process (GPR) og et fullt koblet dypt nevralt nettverk (FCDNN). Modellen ble deretter testet med nye parametere med gode resultater.

Disse digitale tvilling-teknologiene styrker beslutningsgrunnlaget til prosessplanleggere og maskinoperatører ved styring av bearbeidingsparametere både i prosessplanleggings- og bearbeidingsfasen.

4. Økte investeringer i automasjon

CNC-maskineringsprosesser påvirkes av automasjon på flere måter. De siste årene har automasjon fått økt relevans, og denne trenden vil fortsette i overskuelig fremtid. Der automasjon tidligere i stor grad har vært fokusert på den enkelte maskineringsoperasjonen, gikk et samarbeid mellom Mitsubishi og AIST ut på å utvikle en CNC-løsning som integrerer AI og automatiserte prosesser. Løsningen er en feilkorrigeringsmetode som bruker kunstig intelligens til å estimere avvik mellom CNC-maskinens faktiske posisjon og kommandoverdien.

Ifølge testresultatene økte nøyaktigheten i strategien med 51 % sammenlignet med løsninger uten AI. Teknologien kan også gjøre forbedringer under dynamisk maskinering, noe som sparer tid samtidig som et høyt kvalitetsnivå opprettholdes.

Trenden går imidlertid mot fabrikkdekkende automasjon, med «lights-out factories» som sluttmål. Fordelene er tydelige: lavere arbeidskostnader, høyere produktivitet og mer konsistent kvalitet. Med utgangspunkt i kamerastyrte robotceller som kan laste og losse CNC-maskiner autonomt, vil fabrikker bygge flere stasjoner for merking, måling og pakking for å realisere fordelene ved autonome fabrikker.

Ved utvikling av lights-out-fabrikker må noen spørsmål besvares:

• Er dagens delmiks egnet for automatisert produksjon?
• Finnes riktige maskinfunksjoner, verktøy og styringssystem for å muliggjøre lights-out-maskinering?
• Hvordan oppnår vi automatiseringsvennlig og fleksibel verktøy- og oppspenningsløsning?
• Hvordan sikres fjernovervåking, vedlikehold og problemløsning?
• Hvordan detekteres feil automatisk, som maskinstans, verktøybrudd eller programvarefeil?

En vellykket lights-out-maskineringsfabrikk har stort potensial til å revolusjonere hvordan maskinering gjennomføres, men verksteder må være villige til å investere og forbedre prosessene sine. Det er samtidig tydelig at et så høyt automasjonsnivå hovedsakelig egner seg for høyvolumproduksjon av repeterende deler, og i mindre grad for prototyper og små serier som krever manuell optimalisering, kreativitet og pragmatisme.

5. Utvikling av miljømessig bærekraftige løsninger

CNC-leverandører må begynne å spore og redusere karbonutslipp fra produksjonsprosesser og forsyningskjeder for å møte kundenes økende etterspørsel etter produkter produsert på en mer miljøansvarlig måte. Nye eller forsterkede tiltak for å kutte utslipp i CNC-maskineringstjenester vil fortsette å møte kundebehov, støtte virksomheters samfunnsansvar og etterlevelse av myndighetskrav og reguleringer.

Produksjonsbedrifter må bruke produksjons- og forsyningsdatakjeder som er enklere å få tilgang til, for å gjennomføre mer nøyaktige vurderinger av karbonavtrykket fra produktene og utforske nye måter å produsere og transportere varer på mer miljøansvarlig vis.

6. Vekst i Manufacturing as a Service

MaaS (Manufacturing as a Service) har først nylig funnet veien inn i CNC-maskineringsbransjen. Likevel kan du forvente at det vil få økt utbredelse over tid. Kort forklart bruker MaaS nettverkstilkoblede ressurser til å utføre produksjonsaktiviteter ved å gjøre dem tilgjengelige via et digitalt grensesnitt.
MaaS kan gi virksomheter økt fleksibilitet, høyere produktivitet, større smidighet og kostnadsbesparelser gjennom lavere arbeidskostnader. Ettersom ettervirkningene av pandemien fortsatt merkes, er det rimelig å anta at selskaper som ønsker å redusere kostnader og operere med stramme budsjetter, i det minste vil vurdere å outsource til en CNC-basert MaaS-tjeneste.
InstaWerk er en av de ledende leverandørene av Manufacturing as a Service (MaaS)-løsninger. Vi opererer fra Tyskland, men leverer til hele verden. Vi spesialiserer oss på produksjon av dreide og freste deler. Gjennom vår øyeblikkelige kostnadsberegning av komponenter gjør vi fordelene ved produksjon på forespørsel lett og transparent tilgjengelig for kundene våre.

Fra teori til praksis: Å ta innovasjoner i bruk

Vi ser det som vårt oppdrag å gjøre innovative prosesser, trender og nye løsninger tilgjengelige for kundene våre. Enten det gjelder hybridprosesser, bærekraft eller nettverkseffekter fra plattformøkonomien: Vi vil fortsette å gjøre alt operativt og nyttig for kundene våre. Den enkleste måten å teste disse nye teknologiene på? Registrer deg nå og kom i gang!