CNC-bewerkingstechnologie wordt gebruikt voor een breed scala aan projecten en biedt talrijke voordelen voor bedrijven die actief zijn in verschillende sectoren. Hoewel CNC-bewerking een standaardproces is binnen de werktuigbouwkunde, vormen fabrikanten van CNC-machinegereedschappen een markt met een omvang van circa 50 miljard Amerikaanse dollar, met voortdurende innovaties voor de marktdeelnemers.
1. Hybridisatie van CNC-productie met additieve technologieën
Substractieve CNC-bewerking en additieve 3D-printing zijn twee verschillende processen. CNC-machines verwijderen materiaal van een werkstuk, terwijl 3D-printing driedimensionale objecten laag voor laag opbouwt. Hoewel de werkingsprincipes tegengesteld zijn, kunnen beide processen efficiënt worden gecombineerd.
Verschillende machinebouwers hebben “hybride productie” omarmd, waarbij CNC-frezen en -draaien worden gecombineerd met additieve methoden. Het aantal bedrijven dat onderzoekt hoe CNC-machines en 3D-printers kunnen worden gekoppeld om projecten sneller te voltooien, neemt toe.
Met CNC-machines kunnen toleranties van minder dan 0,01 millimeter worden bereikt, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen waarbij precisie essentieel is. De nauwkeurigheid van een 3D-printer ligt daarentegen rond de 0,1 millimeter, wat een van de redenen is waarom additieve productie veel wordt gebruikt voor prototypes. Prototypes kunnen met een 3D-printer worden vervaardigd, waarna een CNC-machine het product kan afwerken.
Deze aanpak is geïmplementeerd door DMG-Mori uit Bielefeld, Duitsland. Hun hybride AM/CNC-machine LASERTEC 125 DED hybrid combineert additieve en substractieve productie in één machinecel. Doordat de print- en bewerkingskoppen uitwisselbaar zijn en het basissysteem een vijfassige bewegingsvrijheid biedt, kunnen complexe geometrieën met zeer hoge precisie worden vervaardigd. Tijdens het proces bewaakt een infrarood warmtecamera de additieve opbouw en maakt adaptieve procesbesturing mogelijk.
2. On-demand productie en directe prijsberekening
Een productiestrategie die bekendstaat als “on-demand manufacturing” of “cloud manufacturing” heeft zich ontwikkeld. Deze begint de supplychainsector te ontwrichten en is duidelijk versneld door de coronapandemie, de oorlog in Oekraïne en leveringsproblemen met China. On-demand productie beschrijft een productiemethode waarbij producten pas worden vervaardigd wanneer ze worden gevraagd en in de benodigde hoeveelheden. Traditionele productie vereist daarentegen dure interne productiemachines, grote series of afhankelijkheid van lokale productiepartners. On-demand productie vermindert kapitaalinvesteringen, versnelt inkoopprocessen en vergroot de veerkracht.
Andere factoren, zoals lagere stukskosten voor CNC-bewerkte onderdelen en snelle bestelmogelijkheden dankzij software voor directe prijsberekening, dragen bij aan de brede acceptatie van on-demand productie. De argumenten voor on-demand productie zijn sterk voor bedrijven van elke omvang. Consumenten, bedrijven en het milieu kunnen allemaal profiteren van deze aanpak. Hieronder drie belangrijke voordelen voor bedrijven:
- Lagere productiekosten
- Wendbare bedrijfsvoering dankzij snellere inkoop en grotere beschikbaarheid van verschillende productietechnologieën
- Eenvoudige toegang tot wereldwijde productiemiddelen
InstaWerk uit Stuttgart, Duitsland, is een toonaangevend voorbeeld van een gedigitaliseerde dienstverlener voor CNC-bewerking.
3. Verbetering van CNC-bewerking met digitale tweelingen
Digitale tweelingen worden gebruikt om een dieper inzicht te krijgen in de werking van machines en processen. In de meeste gevallen zijn digitale tweelingen een nauwkeurige representatie van hun fysieke tegenhangers. Waar simulaties vaak slechts één functie tonen, zijn digitale tweelingen veelzijdiger en kunnen ze informatie over meerdere processen tegelijk leveren.
Volgens een recent artikel van Vishnu et al. kunnen digitale tweelingen in CNC-productie worden toegepast in de procesplanningsfase, tijdens de bewerkingsfase, voor modelopbouw en voor feedbacklussen. Op basis van verschillende invoerparameters, zoals voedingssnelheid, gereedschapsmateriaal, opspankracht en slijtagegraad, konden de auteurs een voorspellend model voor oppervlakteruwheid implementeren met behulp van Support Vector Machine (SVM), Gaussian Process (GPR) en een volledig verbonden diep neuraal netwerk (FCDNN). Het model werd vervolgens succesvol getest met nieuwe parameters.
Deze technologieën met digitale tweelingen verbeteren de besluitvorming van procesplanners en machineoperators bij het aansturen van bewerkingsparameters, zowel in de planningsfase als tijdens de productie.
4. Grotere investeringen in automatisering
CNC-bewerkingsprocessen worden ook op verschillende manieren beïnvloed door automatisering. In de afgelopen jaren is het belang ervan toegenomen en deze trend zal zich in de nabije toekomst voortzetten. Waar automatisering voorheen gericht was op afzonderlijke bewerkingen, leidde een samenwerking tussen Mitsubishi en AIST tot de ontwikkeling van een CNC-oplossing die kunstmatige intelligentie en geautomatiseerde processen integreert. Dit is een foutcorrectiemethode die AI gebruikt om afwijkingen tussen de actuele positie van een CNC-machine en de ingestelde waarde te schatten.
Volgens testresultaten werd de nauwkeurigheid van deze aanpak met 51% verbeterd ten opzichte van oplossingen zonder AI. Deze technologie kan ook tijdens dynamische bewerking optimalisaties doorvoeren, wat tijd bespaart terwijl een hoog kwaliteitsniveau behouden blijft.
De trend verschuift echter naar fabriek brede automatisering met als ultiem doel “lights-out fabrieken”. De voordelen zijn duidelijk: lagere arbeidskosten, hogere productiviteit en consistente kwaliteit. Beginnend met cameragestuurde robotcellen voor het autonoom laden en lossen van CNC-machines, zullen fabrieken extra stations opzetten voor markeren, meten en verpakken om de voordelen van autonome fabrieken volledig te benutten.
Bij de ontwikkeling van lights-out fabrieken moeten verschillende vragen worden beantwoord:
- Is de huidige productmix geschikt voor geautomatiseerde productie?
- Zijn de juiste machinefuncties, gereedschappen en besturingssystemen aanwezig om lights-out bewerking mogelijk te maken?
- Hoe kunnen automatiseringsvriendelijke en flexibele gereedschappen en opspanmiddelen worden gerealiseerd?
- Hoe worden monitoring op afstand, onderhoud en probleemoplossing ingericht?
- Hoe kunnen fouten zoals machinestilstand, gereedschapsbreuk of softwarefouten automatisch worden gedetecteerd?
Een goed uitgevoerde lights-out bewerkingsfabriek heeft een enorm potentieel om de manier waarop verspaning plaatsvindt te revolutioneren. Werkplaatsen moeten echter bereid zijn te investeren en hun processen te verbeteren. Dit hoge automatiseringsniveau is vooral geschikt voor grootschalige productie van terugkerende onderdelen en minder voor prototypes en kleine series die handmatige optimalisatie, creativiteit en pragmatisme vereisen.
5. Ontwikkeling van milieuduurzame oplossingen
CNC-fabrikanten zullen moeten beginnen met het meten en verminderen van de CO₂-uitstoot die wordt veroorzaakt door hun productieprocessen en supplychains om te voldoen aan de groeiende vraag van klanten naar producten die op een milieuvriendelijkere manier zijn geproduceerd. Nieuwe of versterkte inspanningen om de uitstoot van CNC-bewerkingsdiensten te verminderen, zullen blijven inspelen op de vraag van consumenten, de maatschappelijke verantwoordelijkheid van bedrijven ondersteunen en voldoen aan overheidsregels en -voorschriften.
Productiebedrijven zullen beter toegankelijke productie- en supplychaingegevens moeten gebruiken om een nauwkeurigere beoordeling te maken van de ecologische voetafdruk van hun producten en nieuwe manieren te verkennen om goederen op een duurzamere manier te produceren en te transporteren.
6. Groei van Manufacturing as a Service
MaaS (Manufacturing as a Service) heeft pas recent zijn intrede gedaan in de CNC-bewerkingsindustrie, maar de adoptie ervan zal naar verwachting toenemen. Kort gezegd maakt MaaS gebruik van netwerkbronnen om productieactiviteiten uit te voeren door deze via een digitale interface beschikbaar te stellen.
MaaS kan bedrijven meer flexibiliteit, hogere productiviteit, grotere wendbaarheid en kostenbesparingen bieden door lagere arbeidskosten. Naarmate de effecten van de pandemie voortduren, is het aannemelijk dat bedrijven die hun kosten willen verlagen en met krappe budgetten werken, ten minste zullen overwegen om gebruik te maken van een CNC-gebaseerde MaaS-dienst.
InstaWerk is een van de toonaangevende aanbieders van Manufacturing as a Service-oplossingen. Wij opereren vanuit Duitsland, maar leveren wereldwijd. Onze specialisatie ligt in de productie van gedraaide en gefreesde onderdelen. Dankzij onze directe kostencalculatie maken wij de voordelen van on-demand productie eenvoudig en transparant toegankelijk voor onze klanten.
Van theorie naar praktijk: innovaties in de praktijk brengen
Wij zien het als onze missie om innovatieve processen, trends en nieuwe oplossingen toegankelijk te maken voor onze klanten. Of het nu gaat om hybride processen, duurzaamheid of de netwerkeffecten van de platformeconomie: wij blijven alles toepasbaar maken voor onze klanten. De eenvoudigste manier om deze nieuwe technologieën te testen? Registreer je nu en ga van start!
Why choose InstaWerk?
