Automatisch sorteren van plaatwerkonderdelen: Must-have of een financiële valkuil?
De gemiddelde investering voor een volautomatische sorteerinstallatie ligt tussen de 400.000 en een miljoen euro. Een bedrag dat bedrijven in de plaatbewerking terecht doet opkijken. En toch rijst de vraag: is automatisch sorteren, gezien het tekort aan geschoold personeel en de toenemende concurrentie, een onvermijdelijke noodzaak – of dreigt het grootschalige project een investeringsvalkuil te worden als de voorwaarden en verwachtingen niet kloppen?
De uitgangssituatie is hetzelfde voor veel geautomatiseerde lasersnijcentra. Het wisselen van de platen bij de lasersnijmachine is geautomatiseerd - idealiter in combinatie met een opslagsysteem voor de platen - maar het daaropvolgende sorteren gebeurt nog steeds door mensen.
Saai, vuil, gevaarlijk: de realiteit van handmatig sorteren
Handmatig sorteren is een fysiek veeleisende, monotone en vuile bezigheid met een niet te verwaarlozen kans op letsel. Gesneden plaatdelen moeten worden gescheiden van het schroot, gesorteerd en gestapeld. Het is niet ongewoon dat er slag- en snijgereedschap wordt gebruikt. "Saai, vuil, gevaarlijk" - zo omschrijft de robotica deze activiteiten, die voorbestemd zijn voor automatisering.
De arbeidsbehoefte is ook aanzienlijk: hoe complexer de snijplannen en hoe groter en zwaarder de plaatdelen, hoe meer tijd en spierkracht er nodig zijn. In bedrijven met twee of meer lasermachines betekent dit vaak dat één operator verantwoordelijk is voor twee lasers en tegelijkertijd één of twee andere mensen per shift uitsluitend bezig zijn met sorteren en materiaal verplaatsen.
Voordat de stap naar volledige automatisering wordt gezet, zijn er verschillende manieren om handmatig sorteren gemakkelijker en efficiënter te maken.
Transportbandsystemen: Een van de populairste opties is het gebruik van een transportbandsysteem. De laserautomatisering plaatst de gesneden plaat op de transportband en de operator rolt de onderdelen stuk voor stuk naar binnen. De werkhoogte kan worden aangepast zodat de operator niet ver voorover hoeft te leunen. Dit voordeel is vooral merkbaar bij kleine onderdelen die met elkaar verbonden zijn via microbanen, aangezien er toch al meerdere handbewegingen nodig zijn om de onderdelen te scheiden en het helpt als de onderdelen dicht bij de operator worden getransporteerd.
Decentrale sorteerstations en AGV's: Een andere optie is de ruimtelijke scheiding van snijmachine en sortering. Een voldoende gedimensioneerd plaatwerkmagazijn, waarin gesneden platen tijdelijk naast de ruwe platen kunnen worden opgeslagen, is ideaal als centraal distributiecentrum. Een apart station in het plaatmagazijn vergemakkelijkt de toegang tot het plaatwerk van alle kanten. Dit maakt het ook mogelijk om nachtdiensten te draaien met weinig personeel. Dit betekent dat het handmatig sorteren geconcentreerd kan worden op de dagploeg en dat de productietijden van de lasers gemaximaliseerd kunnen worden. Als gevolg hiervan kunnen lasersnijden en sorteren niet alleen qua ruimte, maar ook qua tijd worden ontkoppeld. Als alternatief kunnen vorkheftrucks of zelfs AGV's de gesneden platen flexibel door de hal transporteren - de operator is dan volledig vrij om de sorteerlocatie te kiezen.
Semi-automatische verwijdering van grote onderdelen: Semi-automatisch sorteren, bijvoorbeeld met LaserFLEX automatisering, biedt een elegante middenweg. Dit systeem, dat hele vellen laadt en ontlaadt bij de laser, kan worden gebruikt om zware en logge vellen uit het snijplan te verwijderen. Deze kunnen weer worden opgeslagen als restvellen of direct worden gepalletiseerd. Het voordeel: er is geen extra investering nodig omdat de bestaande automatisering wordt gebruikt en handmatig sorteren wordt beperkt tot kleinere onderdelen.
Kwaliteitsborging als argument voor handmatige processen
Het zou echter te kortzichtig zijn om handmatig sorteren alleen als een kostenfactor te zien. Handmatige visuele inspectie is een echte toegevoegde waarde, vooral bij het verwerken van hoogwaardige materialen zoals roestvast staal, omdat het snijvlak en het materiaaloppervlak direct beoordeeld kunnen worden. Als je het sorteren volledig wilt automatiseren, moet dit kwaliteitsborgingsaspect worden meegenomen in het totale proces.
Bijna alle grote fabrikanten van lasersnijmachines en onafhankelijke specialisten zoals Remmert, Starmatik en Isochronic bieden nu oplossingen voor onderdelenautomatisering. Cartesiaanse robots (ook bekend als portaalrobots) hebben zich in deze toepassing gevestigd. Met behulp van lineaire assen bewegen één tot vier gereedschapskoppen over het gesneden plaatmetaal en pakken ze met behulp van vacuüm- of magnetische eindeffectoren het ene plaatmetaaldeel na het andere uit het snijplan. Meerdere koppen maken enerzijds sneller sorteren van kleine onderdelen mogelijk en ondersteunen anderzijds het verzamelen van grote en zware onderdelen door "groepswerk" waarbij meerdere koppen gesynchroniseerd worden. Systemen met één kop, zoals die van Amada of Remmert, gebruiken één kop met een zuigmatrix. Astes4 van Mitsubishi of Isochronic gebruiken tot 2 x 2 koppen, die elk afzonderlijke kleine onderdelen of gesynchroniseerde grotere onderdelen kunnen opzuigen.
De onderdelen kunnen rechtstreeks van de shuttletafel van de lasermachine of van een apart sorteerstation worden gehaald - afhankelijk van de beschikbare ruimte, de machinesnelheid en het volume van de onderdelen. De gesorteerde onderdelen worden meestal op volgorde op europallets geplaatst of op identieke onderdelen, die dan indien nodig tijdelijk direct in het plaatwerkmagazijn kunnen worden opgeslagen.
Naast de hardware speelt gespecialiseerde software een centrale rol: deze analyseert het snijplan, geeft de coördinaten door aan de robotica en berekent de optimale plaatsing van het opraapgereedschap en de beste opslaglocatie voor elk onderdeel. In de regel moet de nesting ook worden aangepast aan de vereisten van de automatische pick-up - zelfs ontwerpspecificaties voor afzonderlijke onderdelen kunnen relevant worden. Het kan bijvoorbeeld zinvol zijn om hoeken af te ronden zodat de onderdelen gemakkelijker uit de metalen platen te halen zijn.
De selectie van een geschikt sorteersysteem is complex. De relevante criteria kunnen worden onderverdeeld in drie gebieden:
Technische criteria
Het assortiment onderdelen is het centrale uitgangspunt. De grootte en het gewicht van de onderdelen beïnvloeden de keuze van de robotica, het aantal en het ontwerp van de koppen en het type gereedschap. De beschikbare ruimte voor het plaatsen van zuignappen is ook cruciaal, omdat veel gaten het automatisch oppakken aanzienlijk kunnen bemoeilijken. Over het algemeen is het raadzaam om snijplannen te laten analyseren op haalbaarheid door de leverancier van de automatiseringsoplossing voordat tot aanschaf wordt overgegaan.
Algemene procesanalyse
De integratie van de sorteerrobot in het totale proces vereist zorgvuldige planning. Hoe snel werkt de lasermachine - en moet de robotica met dezelfde snelheid opnemen zonder de platenwissel te vertragen? Zijn de snijplannen geschikt voor automatisch sorteren of moeten ze indien nodig opnieuw geclusterd worden? Over al deze materiaalstroomkwesties moet van tevoren worden nagedacht. De hoeveelheid en positie van de lastdragers is ook bepalend voor de algehele opstelling, aangezien de robot slechts een beperkte actieradius heeft voor het afleggen van de onderdelen.
Commerciële overweging
De investering voor een volledig geautomatiseerde sorteeroplossing ligt meestal tussen 400.000 en een miljoen euro voor technologie en implementatie, plus exploitatiekosten. Dit wordt gecompenseerd door de besparingen op arbeidskosten. De betere uitgangspositie voor een hogere machinebenutting door meerploegendienst met licht-uit-ploegendiensten is ook een argument voor de investering.
Het volgende geldt echter: volledig geautomatiseerde systemen verminderen de behoefte aan personeel aanzienlijk, maar vervangen het niet volledig. Er zullen altijd problemen zijn - technologische uitdagingen, onderdelen die kantelen of overhellen op de pendeltafel - die handmatige tussenkomst vereisen. Dit is een belangrijke factor bij het berekenen van de winstgevendheid.
Blik op de toekomst: dynamische markt en nieuwe technologieën
De markt voor lasersnijmachines en automatiseringsoplossingen bevindt zich in een zeer dynamische fase. Al jaren komen er steeds meer fabrikanten van lasersnijmachines op de markt met goedkope alternatieven - vooral uit Azië. Dit opent ook de deur voor kleine en middelgrote bedrijven om de wereld van prefabricage te betreden met hun eigen lasermachines. Internetportalen zoals Laserhub vergroten de markt voor zowel leveranciers als klanten. Dit verhoogt de concurrentiedruk op contractfabrikanten: ze moeten hun assortiment uitbreiden, aantrekkelijk blijven qua prijs en punten scoren met korte levertijden en hoge kwaliteit.
Tegelijkertijd stimuleert concurrentie innovatie. Lasers met een hoog vermogen van 20, 30 kW en meer worden steeds vaker gebruikt en snijden plaatwerk met een snelheid die downstreamprocessen onder tijdsdruk zet. Direct sorteren vanaf de pendeltafel kan een knelpunt worden en het potentieel van snelle lasers beperken. Flexibelere concepten met een apart sorteerstation zijn hier in het voordeel.
Lasersnijmachines met schuine snijtechnologie bieden een aantal ontwerpvoordelen, ook met betrekking tot het verminderen van downstream verwerkingsstappen. Fasesnedes kunnen echter een obstakel vormen voor het automatisch sorteren van onderdelen.
Dit is waar toekomstige concepten van sommige fabrikanten zoals Trumpf of Eagle om de hoek komen kijken, die voorzien in de mechanische verwijdering van het restraster vóór het sorteren. Het automatisch sorteren van de plaatwerkonderdelen is dan niet langer gebaseerd op de coördinaten van het snijplan, maar de robotica wordt geleid door 3D-visie.
Humanoïde robots als toekomstige optie
Het vooruitzicht van humanoïde robots is bijzonder opwindend. De technologische vooruitgang op dit gebied is enorm en binnen twee tot drie jaar zouden humanoïde systemen een echt alternatief kunnen zijn voor vast geïnstalleerde portaalrobots voor KMO's in deze sector. Ze kunnen veel flexibeler worden ingezet voor verschillende taken en zijn ook relatief eenvoudig te integreren in bestaande productieomgevingen. In combinatie met het verwijderen van grote onderdelen met behulp van laserautomatisering, bijvoorbeeld, zouden ze op een dag in staat kunnen zijn om hanteerbare plaatwerkonderdelen op te pakken - zelfs in samenwerking met hun menselijke collega's.
Conclusie
Het automatisch sorteren van plaatwerkonderdelen blijft een van de meest complexe uitdagingen in de plaatverwerking. Er is geen pasklare oplossing, omdat de vereisten te veel variëren, afhankelijk van het assortiment onderdelen, de machines en de bedrijfsstrategie. Een verstandige start begint vaak met een goed doordachte materiaalstroom, ergonomische verbeteringen of halfautomatische oplossingen. Wie de stap naar volledige automatisering zet, moet de technische, procesgerelateerde en commerciële criteria zorgvuldig tegen elkaar afwegen.
Een ander belangrijk aspect is dat in de meeste gevallen de lasermachine eerder wordt vervangen dan de omliggende automatisering. Gebruikers doen er daarom goed aan om te letten op flexibiliteit bij het kiezen van hun automatiseringsoplossing, zodat ze toekomstige generaties machines kunnen integreren of gebruik kunnen maken van de vrijheid om van leverancier te veranderen.