EDM Tanpa Pengawasan: Lonjakan Menuju Presisi Otomatis

Mengotomatisasi proses EDM membutuhkan lebih dari mesin yang baik

Sebagian besar, EDM adalah proses tanpa pengawasan, atau setidaknya dengan pengawasan ringan. Berbeda dengan mesin putar CNC dan pusat pengolahan, di mana cutter yang patah di malam hari dapat membuat pagi yang benar-benar buruk, mencuci rongga cetakan atau memotong die pemotong membutuhkan sedikit perawatan—mengapa tidak biarkan mesin berjalan sendiri setelah semua orang pulang ke rumah untuk hari itu? Jika kawat putus, EDM akan mengganti kawat baru. Jika elektroda kortir, kontrol akan mencoba pulih atau mematikan semua hingga tuan manusia datang untuk menyelamatkan. Tidak masalah.

Membuat EDM benar-benar lights-out, namun, membutuhkan lebih dari auto-threaders dan sirkuit cerdas. Ini berarti investasi pada robot yang tidak hanya memuat elektroda ke sinker tetapi mentransfer mereka ke dan dari pusat pengolahan di dekat untuk diproses. Ini berarti wire EDM dengan kemampuan penghapusan slug otomatis dan penggantian kawat. Ini berarti pemantauan jarak jauh, sistem pengukuran dalam proses, dan paletisasi bagian. Di atas semua, ini berarti organisasi yang baik dan komitmen untuk perbaikan berkelanjutan. Ini adalah investasi besar dalam waktu dan uang, tetapi untuk siapa pun yang bersedia mengaturnya, tidak ada alasan mengapa aset EDM mahal tidak dapat dijalankan nonstop.

Dapatkan Pegangan

Salah satu langkah ter mudah dalam perjalanan otomatisasi apa pun adalah menempelkan robot di depan sinker EDM, di mana ia dapat melakukan tugas yang pada awalnya mungkin tampak aneh bagi banyak tukang mesin. "Banyak pelanggan dengan robot menggunakan mereka sebagai penukar alat raksasa," kata Mike Bystrek, manajer produk wire EDM nasional di MC Machinery Systems Inc. (Elk Grove Village, IL). "Pembuat cetakan mungkin membutuhkan beberapa lusin elektroda untuk rongga besar, dan bengkel produksi mungkin memiliki ratusan elektroda yang berjalan di seluruh banyak pekerjaan, jadi umum untuk menggunakan robot untuk ini daripada carousel atau toolchanger gaya rak."

Sebuah robot dapat melayani beberapa mesin, mengambil elektroda dari EDM ke graphite mill atau pusat pengolahan. Ia dapat membawa elektroda ke mesin pengukur koordinat (CMM) untuk kualifikasi sebelum setup, membawa benda kerja jadi ke CMM itu, menunggu hingga mereka diukur, dan atau meletakkannya pada rak atau membawa kembali ke sinker untuk pengolahan tambahan jika diperlukan. Ia juga dapat digunakan untuk mengganti cetakan dasar atau insert, asalkan mereka muat dalam kapasitas bawa robot.

"Bagian akhir ini sangat bergantung pada ukuran benda kerja," kata Pat Crownhart, manajer produk Sinker Nasional MC Machinery. "Semakin besar benda kerja, semakin besar dan mahal robot, tetapi sebagai aturan umum, apa pun yang muat pada palet persegi 12 inci (304,8 mm) mungkin layak untuk otomatisasi."

Keduanya setuju bahwa penggunaan robot semakin meningkat dengan sinker EDM, tetapi Crownhart menawarkan beberapa alasan mengapa itu jauh lebih jarang pada mesin wire, dengan manajemen slug di antara yang teratas. "Dengan pekerjaan punch dan die tradisional, atau pada bagian penerbangan di mana Anda menghilangkan jumlah material yang besar, biasanya tidak cocok untuk otomatisasi."

Membangun Bengkel yang Lebih Baik

Terlepas dari tipe atau merek EDM, mereka yang telah mengotomatisasi peralatan mereka jelas melihat pengembalian besar. Waktu pemakaian lebih pendek. Kualitas bagian meningkat. Dan meskipun mungkin terlihat sebagai investasi besar pada awalnya, biaya operasi turun dan margin keuntungan tumbuh (seringkali secara substansial) saat otomatisasi diimplementasikan dengan baik.

Tapi jangan terlalu cepat. Menurut John Bradford, manajer turnkey VMC/EDM dan otomatisasi di Makino Inc. (Mason, Ohio), pemilik dan operator EDM harus menstabilkan dan kemudian mengoptimalkan proses pengolahan logam mereka sebelum melakukan proyek otomatisasi apa pun. Melakukan ini tidak hanya membuka jalan untuk langkah berikutnya, tetapi membuat bengkel lebih mampu.

"Kami sering dihubungi oleh pelanggan yang bersemangat dengan gontokan," katanya. "Mereka ingin tahu bagaimana mereka dapat menggunakan otomatisasi, tetapi tidak memahami bahwa Anda harus memiliki proses yang konsisten dan dapat diandalkan terlebih dahulu—mengotomatisasi proses yang tidak efisien tidak akan membuat Anda lebih efisien."

Brian Pfluger, manajer lini produk EDM Makino, mengatakan mencapai proses yang andal dimulai dengan memiliki mesin yang berkualitas tinggi dan dapat diandalkan. "Tanpa platform mesin yang tepat, yang setara dengan kualitas bagian yang diinginkan, mencoba beroperasi dalam lingkungan lights-out tidak akan berhasil. Massa mesin, sistem umpan balik posisi, stabilitas termal—semua adalah komponen kunci dari fondasi yang diperlukan untuk membangun lingkungan otomatis."

Kekhawatiran Nyata

Apakah mereka mencuci rongga, memutar poros, atau menggerinda kantong, kenyataan yang tidak nyaman tentang industri kita adalah ini: utilizasi pada alat mesin mandiri biasanya tidak lebih baik dari 40 persen, dan EDM tidak terkecuali. Tentu, bengkel dengan waktu siklus sehari penuh atau yang membuat jutaan widget yang sama setiap tahun menikmati nilai yang lebih tinggi dari ini, tetapi tren menuju bagian yang semakin kompleks dalam volume produksi yang lebih rendah, tidak semua kekurangan tenaga kerja terampil yang berkelanjutan, berarti bengkel harus mengotomatisasi atau mati.

Tapi apa arti otomatisasi sebenarnya? Memadatkan sebanyak mungkin bagian pada meja dan membiarkan mesin berjalan lights-out adalah satu definisi, meskipun pendekatan ini mengarah pada WIP yang meningkat, tidak semua kemungkinan membuang beban bagian.

Dalam dunia yang sempurna, one-piece flow adalah aturan. Waktu setup sama lama dengan mengubah program, dan mesin tidak membutuhkan manusia untuk mengeksekusi setup itu. Biaya fixture jauh lebih rendah daripada skenario workholding padat yang baru saja dijelaskan, pelanggan dapat mendapatkan bagian jauh lebih cepat, dan tidak pernah ada lebih dari satu bagian buruk, jika ada.

Alat yang dapat diulang dan sangat akurat diperlukan untuk mencapai tujuan ini, begitu juga paket perangkat lunak yang dapat mengontrol proses pengolahan. Pikirkan setiap informasi yang diperlukan untuk setup sinker EDM: lokasi bagian, bentuk dan ukuran setiap elektroda, pola orbit mereka, dan persyaratan dimensi dan finishing. Persyaratan serupa ada untuk CMM yang umum dalam sel otomatis apa pun, mesin penggerinda, dan bahkan robot. Semua ini sekarang harus dikelola secara otomatis, dan "paket digital" yang dihasilkan harus menyertai setiap bagian saat robot memindahkannya ke dalam mesin.

"Manajemen data adalah aspek krusial dari otomatisasi," kata Bradford. "Tujuannya di sini harus untuk sepenuhnya menghilangkan operator dari lingkungan fisik dan mentransplantasi mereka ke yang virtual—duduk di depan layar komputer di mana mereka dapat merencanakan dan menjadwalkan pekerjaan, menulis program, dan memasukkan pengetahuan mereka ke dalam rencana proses. Hasilnya waktu aktif jauh lebih tinggi dibandingkan berdiri di depan alat mesin dan memberi informasi ini secara manual."

Bengkel sedang mendengarkan. Dari semua peralatan EDM yang ditawarkan Makino selama tahun lalu, yang termasuk otomatisasi menikmati tingkat kemenangan hampir tiga kali lipat dari mesin mandiri. "Selain kompleksitas, Anda tidak bisa bertentang dengan tingkat utilizasi," jelas Pfluger. "Di mana mesin mandiri mungkin mencapai 35 persen waktu aktif, otomatisasi dasar akan membawa Anda ke sekitar 60 persen, dan jika Anda menambahkan kontrol sel ke dalam campuran, Anda melihat 80 persen atau lebih."

Faktor Manusia

Semua pembicaraan tentang otomatisasi mungkin membuat operator EDM cemas tentang pekerjaan mereka, tetapi Bob Ianitelli, presiden dan COO Belmont Equipment and Technologies Co., (Madison Heights, MI) mengatakan ada sedikit yang perlu dikhawatirkan. "Robot tidak dapat melakukan segalanya, dan dalam banyak kasus, lebih hemat biaya untuk menggunakan operator manusia," katanya. "Misalnya, kami bekerja dengan perusahaan penerbangan yang menjalankan dua atau tiga shift. Mereka memiliki cukup orang terampil di tempat, jadi kebutuhan segera untuk mengotomatisasi mungkin tidak ada. Namun, otomatisasi harus dipertimbangkan kapan saja bengkel membutuhkan output tambahan tetapi tidak dapat menemukan tenaga kerja terampil yang diperlukan untuk menyediakan peralatan di luar jam kerja normal."

Seperti sumber lain dalam artikel ini, Ianitelli mencatat bahwa 2018 adalah tahun yang luar biasa untuk otomatisasi, "lebih dari yang lainnya," katanya. Sebagian besar ini disebabkan oleh kekurangan tenaga kerja, serta lonjakan permintaan yang banyak di dalam industri sedang経alami. Cerita pendeknya, kebutuhan akan otomatisasi tidak akan pergi dalam waktu dekat.

Ianitelli setuju dengan rekomendasi yang ditawarkan sejauh ini untuk alat yang sangat akurat, bahan konsumsi rak atas, dan peralatan yang andal, tetapi menunjuk pada satu pertimbangan yang dapat diabaikan: pemadam kebakaran. "Dengan mesin yang menggunakan dielectric minyak, ada potensi kebakaran," katanya. "Ini mungkin bukan masalah besar ketika operator hadir dan memiliki akses ke pemadam, tetapi operasi lights-out apa pun yang berjalan terendam harus berinvestasi pada sistem pemadam kebakaran berkualitas tinggi. Pelanggan harus memeriksa dengan pemerintah setempat tentang kode dan batasan, karena ini dapat bervariasi."

Bergantung pada kompleksitas, biaya sistem ini dapat signifikan, tetapi seperti dengan investasi otomatisasi lainnya, mudah untuk dipertanggungjawabkan. "Setiap bengkel berbeda dan tentu ada banyak variabel yang perlu dipertimbangkan sebelum melakukan pengeluaran besar pada alat, robot, sistem perangkat lunak dan semua lainnya," jelas Ianitelli. "Dikatakan, banyak pelanggan kami mendapatkan kembali investasi mereka dalam dua tahun, yang lain dalam waktu singkat enam bulan. Semuanya tergantung pada aplikasi dan apa yang ingin Anda capai."

Drop the Tank

Evan Syverson, manajer pemasaran di Sodick Inc. (Schaumburg, IL), memperingatkan bengkel untuk secara menyeluruh mendidik diri mereka sebelum menarik trigger pada investasi otomatisasi apa pun. "EDM sudah cukup tanpa manusia; otomatisasi hanya membawa ke tingkat berikutnya," katanya. "Hal utama adalah menilai kebutuhan Anda dan memastikan Anda memiliki peralatan yang tepat untuk pekerjaan. Saya mengunjungi bengkel baru-baru ini yang yakin mereka butuh sel produksi linier lengkap. Dalam kenyataannya, yang mereka butuhkan hanyalah robot yang relatif sederhana untuk menjaga sinker mereka tetap terisi elektroda. Mereka mungkin telah mengeluarkan lebih dari yang diperlukan."

Bukan juga syarat bahwa bengkel berinvestasi pada mesin baru—asalkan EDM yang lebih lama masih secara mekanis utuh, memiliki fitur seperti drop tank untuk akses robot yang mudah, dan beberapa cara pemantauan jarak jauh. Maka, dengan semua bawa masukkan ke dalam lingkungan otomatisasi.

"Anda dapat mengotomatisasi sebanyak yang Anda inginkan, tetapi jika tidak ada yang ada di sana untuk memberi tahu Anda sesuatu baru saja salah atau statusnya, Anda akan kehilangan waktu mesin yang berharga," kata Syverson. "Ini adalah satu area di mana Industrial Internet of Things (IIoT) memberikan dampak besar. Sekarang jauh lebih mudah untuk mengelola peralatan dari jarak jauh, menjadwalkan pekerjaan, dan melacak segala sesuatu dengan lebih baik; bengkel menjadi lebih fleksibel, lebih efisien, dan itu membuka banyak pintu untuk orang."

Straight and Narrow

Syverson mengakui bahwa pelanggannya tidak memerlukan sel manufaktur linier, tetapi itu bukan kasus untuk semua bengkel EDM. Fred Holzmacher, manajer regional di Erowa Technology Inc. (Arlington Heights, IL), mengatakan ada beberapa alasan yang baik untuk berinvestasi pada sistem seperti itu.

"Bengkel cetakan yang lebih besar dan yang ingin mengotomatisasi beberapa peralatan menemukan sel linier lebih hemat biaya," katanya. "Asalkan Anda memiliki pekerja untuk menjaga robot sibuk dan waktu siklus cukup lama untuk melayani setiap mesin, investasi keseluruhan berkurang. Anda dapat memulai kecil dan menambahkannya seiring kebutuhan Anda tumbuh dengan menambahkan beberapa kaki jejak ke satu ujung. Mudah untuk menggunakan robot yang sama pada sinker, wire, electrode mill—mesin apa pun yang menggunakan platform alat yang sama. Dan sel linier biasanya datang dengan kontrol sel, yang sangat meningkatkan fleksibilitas jadwal dan kemudahan penggunaan."

Poin terakhir ini sangat penting bagi bengkel yang kesulitan menemukan operator terampil, yang saat ini hampir semua mereka; karena kontrol sel dilengkapi dengan perangkat lunak canggih, menyesuaikan beban kerja yang berubah menjadi lebih sederhana. "Katakan pelanggan Anda baru saja menelepon dan mengatakan garis mereka mati, dan ingin tahu segera mereka bisa mendapatkan bagian pengganti," jelasnya. "Dengan kontrol sel, Anda hanya mengambil pekerjaan berikutnya di layar dan meletakkannya di mana pun Anda inginkan. Perangkat lunak menangani sisanya."

Tanpa kontrol sel, aktivitas sehari-hari ini harus dikelola oleh manusia—seseorang yang memahami pekerjaan mana yang dapat dijalankan di mana dan pergi ke lantai produksi untuk memprogram ulang robot. Dengan kontrol sel, antrian produksi dengan puluhan atau ratusan pekerjaan yang berbeda dapat dielola dengan mudah, dan kesalahan yang mahal dihindari.

"Anda benar-benar mendapatkan lebih untuk uang Anda dengan sistem linier," kata Holzmacher. "Karena kontrol, Anda mendapatkan tingkat kecerdasan yang lebih tinggi dari robot standar. Anda dapat menjadwalkan pekerjaan lebih lama dan lebih mudah untuk memutuskan mesin mana yang menjalankan pekerjaan apa, dan kapan. Itu tidak berarti bahwa robot mandiri tidak memiliki tempatnya—kami masih menjual banyak dari mereka—tapi sistem linier membawa Anda ke tingkat berikutnya."

Drinking The Kool-Aid

Mark Cicchetti telah ada dan melakukan itu. Sebelum mengambil pekerjaannya sebagai direktur teknis untuk divisi EDM di Absolute Machine Tools Inc. (Lorain, OH), Cicchetti memiliki bengkelnya sendiri, di mana ia menghadapi banyak kesulitan yang sama dengan pelanggannya saat ini. Sarannya? Sempurnakan proses Anda sebanyak mungkin sebelum mengejar otomatisasi.

"Kami memulai dengan memasang sistem workholding yang sama pada setiap mesin di bengkel," katanya. "Anda dapat mengambil bagian atau elektroda dari wire ke sinker, mill ke grinder, lathe ke CMM, dan melakukannya tanpa mengulanginya kembali."

Workholding yang terstandarisasi memungkinkan Cicchetti dan timnya untuk mempreset semua sekitar 600 pekerjaan per bulan offline di CMM—tidak lagi sentuh di mesin. Ini memungkinkan mereka untuk dengan mudah memverifikasi bahwa fitur bagian cocok dengan data CAD pada setiap langkah dalam proses manufaktur—tidak lagi fixture inspeksi, tidak lagi waktu yang sia-sia untuk mengambil titik datum. Dan karena mereka sekarang tahu di mana semuanya, setiap saat, proses dapat disimulasikan offline, program dan offset yang dihasilkan dikemas menjadi paket rapi siap diunggah ke alat mesin.

Kesimpulannya adalah ini: workholding yang terstandarisasi memungkinkan Cicchetti untuk meningkatkan utilizasi EDM dari 3.500 jam per tahun menjadi lebih dari 5.000, tanpa mengotomatisasi.

"Alih-alih tiga orang menyiapkan dua mesin masing-masing, sekarang saya memiliki satu orang menyiapkan enam mesin, dan menyelesaikannya dalam waktu sekitar satu pertiga," katanya. "Kami melakukan semua itu tanpa robot—jika kami memiliki satu, hasilnya akan lebih baik."

First Things First

Ironinya dari semua ini adalah, sekarang setelah Cicchetti berada di sisi lain pagar, ia menantang pemilik dan manajer bengkel untuk mengevaluasi ulang proses mereka untuk meningkatkan utilizasi mesin dan bekerja menuju otomatisasi. "Tidak jarang bagi kami untuk menjual mesin dan memiliki pelanggan kembali untuk satu lagi tahun berikutnya," katanya. "Ketika mereka mengatakan kepada saya mereka hanya mencatat 3.500 jam, saya sarankan bahwa melihat proses manufaktur mereka dengan serius mungkin ide yang lebih baik."

Sebagai aturan, utilizasi rata-rata turun pada mesin kedua, dan turun lebih pada mesin ketiga, jelas Cicchetti. Tetapi dengan menerapkan alat yang tepat di awal, semuanya menjadi terstruktur. Ini memberlakan disiplin di lantai produksi, membuka jalan untuk utilizasi mesin maksimum. Keandalan dijamin. Dan jika otomatisasi kemudian masuk akal, bengkel dan orang-orangnya siap.

"Anda dapat menambahkan mesin, Anda dapat menambahkan alat, tetapi jika Anda tidak mengoptimalkan proses dan tanggung jawab semua yang terlibat, Anda tidak akan pernah berhasil," katanya. "Seluruh budaya harus berubah. Tanpa visi, paradigma shift, transisi ke manufaktur otomatis akan jauh lebih sulit. Tetapi bagi mereka yang dapat mencapainya, otomatisasi adalah home run."