以機(jī)器人為基礎(chǔ)的智能化協(xié)助塑膠工業(yè)同時(shí)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)節(jié)能環(huán)保

2023-07-11 03:00:32

　　以機(jī)器人為基礎(chǔ)的智能化協(xié)助塑膠工業(yè)與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)節(jié)能環(huán)保

　　國(guó)際性金屬加工網(wǎng)

　　先進(jìn)制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國(guó)機(jī)器人金融行業(yè)典型研討會(huì)

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綠色價(jià)值觀是精簡(jiǎn)的價(jià)值觀，至少政府、企業(yè)界和消費(fèi)者都一致同意。對(duì)環(huán)境的擔(dān)憂也不再是少數(shù)人關(guān)心的次要問題，工業(yè)界（包括塑膠金融行業(yè)）已經(jīng)關(guān)注這種形勢(shì)。減少對(duì)環(huán)境影響常常導(dǎo)致減少制造成本，特別在明顯改善環(huán)境主要因素的節(jié)能環(huán)保各方面。提質(zhì)節(jié)能環(huán)保是目前企業(yè)界中最為引人注目的態(tài)勢(shì)。在塑膠工業(yè)，機(jī)器人可使工藝流程更為精確和組織工作效率更高，與此同時(shí)機(jī)器人本身也變得更為準(zhǔn)確和有組織工作效率，這些都有利于企業(yè)與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)節(jié)能環(huán)保。

　　提質(zhì)節(jié)能環(huán)保是提高工廠總體組織工作效率的關(guān)鍵因素。有效管理可再生能源，需要所有人員和部門的參與。與此同時(shí)也意味企業(yè)要樹立目標(biāo)和明確方向，可再生能源消耗要展開計(jì)量，以求得不斷改良。為了與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)節(jié)能環(huán)保，工廠要將注意力集中在生命周期制造成本，而不是前端的制造成本服務(wù)費(fèi)。

　　Cantex公司透過改用75 kW、 90 kW 和 110 kW 的ABB傳動(dòng)裝置進(jìn)一步增強(qiáng)了三臺(tái)鉆頭擠塑機(jī)的混料鉆頭，從而使出口量提高了30%。

“多數(shù)塑膠加工廠可透過采取無制造成本、低制造成本以及投資等綜合措施，將可再生能源服務(wù)費(fèi)減少10%至30%。”基利大Husky 壓鑄系統(tǒng)公司工廠計(jì)劃小組副經(jīng)理Santiago Archila說。那個(gè)小組專門負(fù)責(zé)工廠組織工作效率的改良組織工作，與此同時(shí)還科學(xué)研究機(jī)器的有效采用，而這也是節(jié)能環(huán)保潛力巨大的兩個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域。精簡(jiǎn)可行的計(jì)劃，能減少機(jī)器數(shù)目，節(jié)約更多可再生能源。

　　壓鑄機(jī)制造廠正對(duì)整個(gè)壓鑄工藝展開科學(xué)研究，以期提高可再生能源組織工作效率。恰當(dāng)協(xié)調(diào)采用壓鑄機(jī)、鑄件和外圍設(shè)備，恰當(dāng)選擇和加裝工藝流程單廂減少可再生能源與金屬材料消耗（如韋爾齊數(shù)目）。對(duì)工藝展開優(yōu)化處理，可減少停機(jī)天數(shù)以及減少加裝調(diào)試、加熱和啟動(dòng)階段，縮短高能源消耗的非制造天數(shù)。在此，不僅鑄件和機(jī)器的維護(hù)起著關(guān)鍵作用，而且功能性能良好的智能化解決方案也會(huì)產(chǎn)生重大影響。

　　減少單位產(chǎn)品能耗

塑膠金融行業(yè)的兩個(gè)關(guān)鍵態(tài)勢(shì)是壓鑄機(jī)從油壓傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)向電傳動(dòng)裝置。丹麥塑膠金屬材料和設(shè)備分銷商Materialdep?n開展了一項(xiàng)科學(xué)研究，比較了每月運(yùn)轉(zhuǎn)完全相同天數(shù)的160噸的油壓和電動(dòng)壓鑄機(jī)。選用電傳動(dòng)裝置的，運(yùn)轉(zhuǎn)制造成本能節(jié)約7,000英鎊。在總運(yùn)轉(zhuǎn)天數(shù)完全相同的情況下.MMSonline.cn，油壓傳動(dòng)裝置壓鑄機(jī)耗電量16 kWh，而電傳動(dòng)裝置壓鑄機(jī)僅耗電量7 kWh。

　　制造工藝各方面的除此之外一大態(tài)勢(shì)是減少節(jié)約，這剛好是選用機(jī)器人模塊的主要缺點(diǎn)。

　　一家日本壓鑄機(jī)制造廠商TOYO聲稱，選用電傳動(dòng)裝置壓鑄機(jī)，用戶有望節(jié)約30%至70%的可再生能源。透過比較每月運(yùn)轉(zhuǎn)天數(shù)一樣的80噸油壓和電傳動(dòng)裝置壓鑄機(jī)，發(fā)現(xiàn)每月可節(jié)約的服務(wù)費(fèi)（包括油壓油和注射機(jī)制造成本）高達(dá)4,600英鎊。油壓壓鑄機(jī)耗電量5.65kWh，而電傳動(dòng)裝置壓鑄機(jī)只耗電量1.85kWh。如果推廣到幾臺(tái)壓鑄機(jī)，則節(jié)約力度會(huì)非常大。

與那個(gè)結(jié)論相關(guān)聯(lián)的是，人們減少了對(duì)電機(jī)在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域扮演角色的認(rèn)識(shí)。例如，Cantex公司是美國(guó)聚氯乙烯（PVC）管的主要制造廠商。Cantex選用ABB的工業(yè)傳動(dòng)裝置產(chǎn)品對(duì)工廠18條擠塑產(chǎn)線中的3條展開了升級(jí)改建。擠塑產(chǎn)線原先選用非ABB產(chǎn)的DC傳動(dòng)裝置。由于選用了75kW、90kW 和110kW 的ABB傳動(dòng)裝置對(duì)三條產(chǎn)線混料鉆頭的電機(jī)展開了改建，公司出口量提高了30%。

　　ABB的Machine Sync是兩個(gè)節(jié)能環(huán)保節(jié)時(shí)的系統(tǒng)，由于機(jī)器人與壓鑄機(jī)的組織工作流程部分并行運(yùn)轉(zhuǎn)，因此提高了機(jī)器人的出口量。

　　減少舊家具

制造工藝各方面的除此之外一大態(tài)勢(shì)是減少舊家具，這也剛好是選用機(jī)器人組織工作模塊的主要缺點(diǎn)。國(guó)際性汽車零部件公司（IAC)是汽車金融行業(yè)一級(jí)分銷商，該公司透過采用機(jī)器人成功減少了舊家具。在加裝最新的智能化組織工作模塊之前，其丹麥Skara的工廠轉(zhuǎn)運(yùn)給客戶的產(chǎn)品生育力為萬分之一一千二百。加裝機(jī)器人后，那個(gè)數(shù)字下降到百萬分之五十，因此成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)高度激烈的汽車金融行業(yè)的一大優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)品質(zhì)量改良意味著舊家具減少，金屬材料節(jié)約減少。

　　“像丹麥這樣兩個(gè)高制造成本國(guó)家，要在世界市場(chǎng)上展開市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，他們不得不盡量提高組織工作效率。機(jī)器人恰好明顯改善了組織工作效率、產(chǎn)品質(zhì)量和并進(jìn)一步增強(qiáng)了他們對(duì)產(chǎn)品的信心。在他們那個(gè)金融行業(yè)，機(jī)器人是必備的。”IAC Skara工廠副經(jīng)理Steve Hammond如是說。

在新加坡第一工程公司，能找到機(jī)器人提高制造率的另兩個(gè)范例。這家公司制造超高精度鑄件和塑膠零件，用于諸如硬盤磁盤和PC外設(shè)裝置等高技術(shù)產(chǎn)品。自從公司在制造中引進(jìn)了6自由度的ABB 機(jī)器人，出口量減少了75%，從每月170,000 件減少到 300,000件。零件產(chǎn)品質(zhì)量提高了，勞動(dòng)力制造成本減少了，公司能夠更為有效地利用可再生能源。

　　在機(jī)器人動(dòng)作之前，選用ABB的RobotStudio軟件來模擬機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作，成為精益制造的范例。

　　優(yōu)化周期天數(shù)

在制造過程中，還有其他節(jié)能環(huán)保方法。例如，ABB的 Machine Sync是兩個(gè)節(jié)能環(huán)保節(jié)時(shí)的系統(tǒng)。由于機(jī)器人與壓鑄機(jī)的組織工作流程部分并行運(yùn)轉(zhuǎn)，減少了機(jī)器人組織工作模塊的制造出口量。當(dāng)塑膠零件從鑄件中取出時(shí)，協(xié)調(diào)好壓鑄機(jī)的開啟和閉合天數(shù)，就可縮短制造周期，制造更多零件。這種同步還可減少機(jī)器人磨損，有助于避免碰撞。兩個(gè)典型的例子涉及IRB 6650機(jī)器人和3000噸壓鑄機(jī)，制造兩個(gè)典型的汽車零件，選用同步早進(jìn)-早閉合功能時(shí)，零件提取天數(shù)可節(jié)約10%。如果推廣到一臺(tái)長(zhǎng)年連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，這臺(tái)機(jī)器的零件提取節(jié)約天數(shù)將達(dá)10秒，完整周期天數(shù)為30秒，因此每月可多制造35,000個(gè)零件。

　　減輕負(fù)荷

　　影響塑膠金融行業(yè)的除此之外兩個(gè)重大態(tài)勢(shì)是汽車金融行業(yè)都在努力制造重量更輕，能源消耗更少的汽車。這給汽車金融行業(yè)及其零部件分銷商帶來了巨大的挑戰(zhàn)，他們需要從以鋼鐵和鋁材為主的金屬材料轉(zhuǎn)向重量更輕的鎂和塑膠復(fù)合金屬材料。

人們正在探索新技術(shù)，將復(fù)合金屬材料與玻璃纖維、布和金屬等結(jié)合起來，獲得剛性、沖擊強(qiáng)度和抗老化性能都類似于金屬的金屬材料。為了制造這樣的零件，要求采用纖維、金屬和埋入紡織品展開加工，還要求具備可控手段使塑膠零件在若干個(gè)工序之間移動(dòng)，這些工序涉及到?jīng)_壓機(jī)、成型機(jī)及二次成型等。

　　由于整個(gè)過程中零件要精確定位nc.moc.enilnosmm.，所以只有采用6自由度的機(jī)器人才能滿足這些要求。因此，在開發(fā)設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)和環(huán)境友好型產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，6自由度機(jī)器人扮演著關(guān)鍵角色。

　　新產(chǎn)品和新方法協(xié)助客戶在超越目標(biāo)的與此同時(shí)，減少對(duì)環(huán)境的影響。

　　精益制造

激光、水射流或機(jī)械切割用于為模型、熱成型或泡沫零件展開清理、除毛刺和鉆孔。這些切割技術(shù)經(jīng)常用于修整汽車內(nèi)飾和外部零件，如地毯、保險(xiǎn)杠和安全氣囊的刻劃工藝以及白色家電和大型零件，如椅子、桶等。做好這些組織工作仍需大量的反復(fù)試驗(yàn)，既節(jié)約可再生能源又報(bào)廢了大量塑膠零件。透過對(duì)工藝流程展開模擬仿真，所有類似問題都可避免。

　　機(jī)器人開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前，模擬仿真機(jī)器人動(dòng)作，是精益制造的兩個(gè)范例。ABB的RobotStudio軟件可讓應(yīng)用工程師在計(jì)算機(jī)虛擬三維世界，先編制機(jī)器人的動(dòng)作程序，并對(duì)所有步驟展開微小修改，然后再把信息直接傳送至機(jī)器人。因此不需要展開反復(fù)試驗(yàn)，避免由此造成的節(jié)約，節(jié)約了金屬材料和可再生能源。

丹麥公司ABB Kabeldon加裝了一條裝配產(chǎn)線，制造不同規(guī)格的熔斷器開關(guān)隔離裝置。系統(tǒng)成套商AVT-Specma采用RobotStudio軟件模擬仿真復(fù)雜工藝過程，不僅節(jié)約了大量可再生能源和金屬材料，而且還為系統(tǒng)成套公司及用戶節(jié)約了大量時(shí)間。在將程序裝載到機(jī)器人控制器之前，所有試驗(yàn)都在虛擬環(huán)境中展開。

　　節(jié)約原金屬材料

　　各種形狀和尺寸的塑膠零件在涂漆車間完成最終修飾，因此肯定存在節(jié)約可再生能源和減少節(jié)約的潛力。噴漆是一道困難的工藝流程，但在那個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，ABB有著豐富經(jīng)驗(yàn)。選用機(jī)器人能優(yōu)化整個(gè)噴漆工藝，減少油漆用量。ABB已經(jīng)開發(fā)出噴漆車間采用的空氣再循環(huán)系統(tǒng)和最先進(jìn)的可再生能源節(jié)約工藝，完全符合環(huán)保要求。這種解決方案將空氣再循環(huán)、溶劑處理與可再生能源節(jié)約相結(jié)合，可把新鮮空氣用量減少至十分之一，因而減少了可再生能源消耗。與人工噴漆相比，智能化系統(tǒng)可節(jié)約的油漆高達(dá)30%[1]。

新型非靜電霧化器Robobel021-MINI可將油漆消耗減少30%。它體積小，重量輕，適合小型噴漆機(jī)器人噴涂小型塑膠零件。新的噴漆工藝使每個(gè)霧化器的流量減少一倍，因此，可將油漆霧化器和噴漆機(jī)器人的數(shù)目減少一半。噴漆車間占地面積因此可減少50%，噴漆工藝所需天數(shù)也減少了一半，因而能節(jié)約可再生能源，減少油漆消耗和二氧化碳排放。這些新產(chǎn)品和新方法協(xié)助客戶在超越目標(biāo)的與此同時(shí)，與此同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的不良影響。

　　涉及每個(gè)工藝過程

制造過程的任何兩個(gè)各方面，無論是壓鑄成型、吹塑成型、擠壓成型或是在切割和噴漆等下游工藝的應(yīng)用上，機(jī)器人智能化在提高可再生能源組織工作效率各方面都能夠發(fā)揮它們的作用。因此，無論是優(yōu)化周期，節(jié)約原金屬材料，減少?gòu)U次品，還是制造重量更輕的產(chǎn)品等各方面，制造塑膠制品的每個(gè)工藝步驟都能節(jié)約可再生能源，堪稱真正的綠色價(jià)值觀。

　　腳注：

　　1)一級(jí)分銷商指的是向原始設(shè)備制造商直接出售產(chǎn)品的公司，在此所指為汽車制造商。

　　2).去除毛刺是指從鑄造或機(jī)加工零件上去除毛邊（即凸起邊緣）。

　　3) “白色家電”：家用電器產(chǎn)品的統(tǒng)稱。

　　圖片：

　　1在丹麥的Axjo 工廠，IRB 4400正從壓鑄機(jī)上提取零件，并裝配塑膠卷盤。