Automatizarea industrială a avansat rapid în domeniul roboticii şi analizei conectate, însă aşchierea în sine a rămas în continuare în unghiul mort. Producătorii au la dispoziţie sisteme de supraveghere automatizată, maşini conectate şi tablouri de bord instalate, însă momentul exact în care metalul intră în contact cu scula se bazează adesea pe intuiţia operatorului şi pe inspecţia post-prelucrare. Aici, Leland Bailey, Project Manager, din cadrul companiei Sandvik Coromant, lider global în soluţii de aşchiere a metalului şi prelucrare, explică de ce prelucrarea cu senzori reprezintă următorul pas în domeniul automatizării.
Aşteptările în ceea ce priveşte producţia inteligentă sunt mari. Conform Sondajului privind producţia şi operaţiunile inteligente realizat de Deloitte în anul 2025, „92% dintre producătorii intervievaţi consideră că producţia inteligentă va fi principalul factor determinant al competitivităţii în următorii trei ani”, datorită impactului său asupra producţiei, productivităţii şi capacităţii.
Rularea de programe mai rapide sau adăugarea de roboţi în jurul unei maşini nu sunt suficiente dacă procesul de prelucrare în sine continuă să se bazeze pe senzaţii tactile sau pe parametri supraconservatori. Adevărata automatizare depinde de cunoaşterea în timp real a ceea ce se întâmplă în timpul aşchierii şi luarea de măsuri înainte ca defecţiunile să apară, iar duratele de nefuncţionare să crească.
Prelucrarea cu senzori se referă la scule aşchietoare, adaptoare sau suporţi cu senzori încorporaţi sau ataşaţi, care captează semnale cheie în timpul proceselor de prelucrare. Sistemul urmăreşte forţele de aşchiere şi vibraţiile şi detectează trepidaţiile de suprafaţă de la vârful sculei, iar apoi transmite în timp real aceste informaţii către o interfaţă cu operatorul sau către sistemul de comandă al maşinii, pentru a detecta eventualele anomalii şi pentru a permite adoptarea de măsuri corective. Acestea pot consta dintr-o scurtă pauză, o ajustare a parametrilor sau o schimbare a sculei; indiferent de caz, se asigură consecvenţă între schimburile de lucru, cu intervenţii repetabile.
Productivitate crescută
Prelucrarea cu senzori creşte productivitatea prin stabilizarea aşchierii şi reducerea timpilor de nefuncţionare neplanificaţi. Odată ce un proces este cu adevărat securizat, producătorii pot extinde cu încredere perioadele de funcţionare fără supraveghere. Atenţia se mută de pe numărul de angajaţi din atelierul mecanic pe reducerea susţinută a timpului de lucru.
O altă valoare practică a sculelor cu senzori este legată de durabilitatea sculei. Multe ateliere mecanice stabilesc intervale de schimbare conservatoare, pentru a evita defecţiunile neaşteptate, ceea ce reduce durabilitatea sculelor şi creşte costurile. Altele prelungesc durata de utilizare şi se confruntă cu defecţiuni, crescând costurile legate de pierderile de material şi timpul de recuperare.
Datorită semnalelor transmise în timp real în timpul operaţiunilor de aşchiere, deciziile sunt luate pe baza dovezilor. Atelierele mecanice iau decizia de a înlocui plăcuţa pe baza semnăturii semnalului, care indică clar faptul că aceasta a ajuns la finalul duratei de viaţă; astfel, ele nu se bazează pe contoare sau pe simple presupuneri. În cazul unei flote şi pe parcursul unui an de producţie, această disciplină duce la prelungirea timpilor de aşchiere, reducerea timpilor de întrerupere şi creşterea gradului de utilizare, fără adăugarea de personal.
Completarea lacunelor de cunoştinţe
World Manufacturing Foundation a raportat că „74% dintre companii se confruntă cu dificultăţi în recrutarea talentelor necesare. Întrucât recrutarea de talente va deveni pe viitor şi mai dificilă, companiile producătoare trebuie să găsească un echilibru între această tendinţă şi instruirea internă, pentru a-şi pregăti corespunzător personalul de lucru”. Liderii din industria producătoare se pot confrunta cu o serie de erori în cazul în care datele nu sunt utilizate ca instrument de învăţare.
Odată cu intrarea în câmpul muncii a unor lucrători noi şi cu pensionarea operatorilor cu experienţă, procesele de aşchiere calitative ar putea dispărea odată cu aceştia din urmă, cu excepţia cazului în care aceasta este înregistrată în sisteme. Sistemele de prelucrare cu senzori ajută la transformarea anilor de experienţă în date explicite, uşor de programat, în care echipele din atelierele mecanice pot avea încredere. Prin salvarea traseelor de semnal, pragurilor şi jurnalelor de evenimente, acestea pot oferi un registru de referinţă, care ghidează selecţia parametrilor şi facilitează depanarea în diferite schimburi de lucru şi locaţii.
Atunci când cunoştinţele sunt stocate în date şi modele, şi nu mai depind doare de operatori, deciziile devin repetabile şi verificabile. Managerii de producţie obţin date de aşchiere trasabile, care susţin auditurile şi documentaţia clienţilor, iar inginerii beneficiază de o bază mai solidă pentru îmbunătăţirea continuă, deoarece istoricul proceselor este un set de date, nu o anecdotă. De asemenea, un alt aspect esenţial este acela că operatorii pot trece de la ascultarea trepidaţiilor la îmbunătăţirea proceselor, ceea ce reprezintă un factor esenţial odată cu evoluţia forţei de muncă.
Decizii automatizate
Multe ateliere mecanice confundă, fără intenţie, vizualizarea cu automatizarea. Un grafic pe o tabletă este util şi oferă, fără îndoială, o perspectivă fără precedent, însă tot factorul uman trebuie să identifice problema şi să selecteze un răspuns în condiţii de presiune.
Dar prelucrarea cu senzori poate fi utilizată pentru a obţine o automatizare reală, în care sistemul impune automat limite de proces. Dacă trepidaţiile depăşesc un anumit interval definit sau dacă forţele de aşchiere cresc într-un mod care prezice o defecţiune iminentă, unitatea de comandă ar trebui să întrerupă, să retragă, să modifice avansul sau să declanşeze imediat o schimbare a sculei. Maşina protejează calitatea pieselor, sculele şi echipamentele imediat, nu după ce defectele sunt descoperite tardiv.
Perspectiva activă la aşchiere închide bucla, permiţând cicluri stabile, repetabile şi funcţionarea fără supraveghere. În practică, acest lucru le permite producătorilor să planifice o producţie fiabilă, complet automatizată, pentru o funcţionare fiabilă şi continuă. Unitatea de comandă detectează condiţiile care nu se încadrează în limite şi aplică automat acţiunea de protecţie configurată, fără a trebui să se bazeze pe observarea unei tendinţe ulterior.
O abordare practică
Reducerea decalajului dintre senzor şi unitatea de comandă transformă monitorizarea într-un comportament automatizat care protejează constant procesele de aşchiere. CoroTurn® Plus, soluţia de prelucrare cu senzori de la Sandvik Coromant, este concepută pentru a oferi două niveluri complementare de capacitate, deoarece nu toate atelierele se află în acelaşi stadiu de dezvoltare.