Robotic Welding Dijelaskan: Proses, Manfaat, dan Aplikasi
Las adalah proses di mana dua bahan disatukan melalui pemanasan, pencampuran, dan kemudian pendinginan bahan dan/atau filler untuk membentuk sambungan yang kuat. Dari las arc hingga las spot, robot las baru dan bekas biasanya digunakan dalam proses las di mana las yang diperlukan berulang dan kualitas serta kecepatan sangat penting. Las robotik adalah proses terotomatisasi yang meningkatkan efisiensi, konsistensi, dan ROI.
Apa itu Robotic Welding?
Robot welding adalah penggunaan alat terprogram mekanis (robot), yang sepenuhnya mengotomatisasi proses las dengan melakukan las dan menangani bagian. Proses seperti gas metal arc welding, meskipun sering terotomatisasi, tidak selalu setara dengan robot welding, karena operator manusia terkadang mempersiapkan bahan yang akan dilas.
Robot welding biasanya digunakan untuk resistance spot welding dan arc welding dalam aplikasi produksi tinggi, seperti industri otomotif.
Robot welding adalah aplikasi robotika yang relatif baru, meskipun robot pertama kali diperkenalkan ke industri AS selama 1960-an. Penggunaan robot dalam las tidak meledak sampai 1980-an ketika industri otomotif mulai menggunakan robot secara luas untuk las spot.
Sejak saat itu, baik jumlah robot yang digunakan di industri maupun jumlah aplikasi mereka telah tumbuh pesat. Pada 2005, lebih dari 120.000 robot digunakan di industri Amerika Utara, sekitar setengahnya untuk las. Pertumbuhan terutama dibatasi oleh biaya peralatan yang tinggi dan batasan yang dihasilkannya untuk aplikasi produksi tinggi.
Robot arc welding baru mulai tumbuh dengan cepat saat ini, dan sudah menguasai sekitar 20% aplikasi robot industri. Komponen utama robot las arc adalah manipulator atau unit mekanik dan pengontrol, yang bertindak sebagai “otak” robot.
Manipulator adalah yang membuat robot bergerak, dan desain sistem ini dapat dikategorikan menjadi beberapa tipe umum, seperti SCARA dan robot koordinat kartesian, yang menggunakan sistem koordinat yang berbeda untuk mengarahkan lengan mesin.
Robot dapat melas posisi yang telah diprogram, dipandu oleh penglihatan mesin, atau oleh kombinasi kedua metode tersebut. Namun, banyak manfaat las robotik telah terbukti menjadikannya teknologi yang membantu banyak produsen peralatan asli meningkatkan akurasi, repeatability, dan throughput.
Teknologi pemrosesan gambar tanda telah dikembangkan sejak akhir 1990-an untuk menganalisis data listrik secara real-time yang dikumpulkan dari las robotik terotomatisasi, sehingga memungkinkan optimisasi las.
Peralatan Las Robotik
Las robotik menggabungkan las, robotika, teknologi sensor, sistem kontrol, dan kecerdasan buatan. Komponennya mencakup perangkat lunak dengan pemrograman spesifik, peralatan las yang menyampaikan energi dari sumber daya las ke workpiece, dan robot yang menggunakan peralatan untuk melakukan las.
Sensor proses robot mengukur parameter proses las dan sensor geometriknya mengukur parameter geometrik las. Dengan memperoleh dan menganalisis informasi masukan dari sensor, sistem kontrol menyesuaikan output proses las robotis berdasarkan spesifikasi prosedur las yang didefinisikan dalam program.
Tergantung pada penggunaan yang diinginkan, robot dapat berupa lengan robot atau portal robot. Biasanya, robot industri sumbu enam yang terdiri dari lengan bawah tiga sumbu dan pergelangan tangan tiga sumbu digunakan karena memungkinkan tongkat las dipasang di pergelangan tangan untuk mencapai semua posisi yang diperlukan untuk las tiga dimensi.
Sistem perlu diintegrasikan dengan robot, dan peralatan las perlu kompatibel dan lebih baik dirancang secara khusus untuk las robotik karena maka semua proses dapat dikontrol oleh robot.
Bagaimana Las Robotik Bekerja?
Saat menggunakan robot untuk proses apa pun, metode perlu disesuaikan untuk mengakomodasi otomatisasi. Hal yang sama berlaku untuk las, yang menggunakan beberapa alat yang tidak ada dalam setara manualnya. Orang tidak perlu memrogram seperti yang dilakukan laster robotik.
Robot itu sendiri memiliki lengan yang dapat bergerak dalam tiga dimensi untuk tipe persegi panjang dan melalui lebih banyak bidang dengan versi berakar. Feeder kawat mengirim kawat filler ke robot sesuai kebutuhan untuk pekerjaan las. Tongkat panas tinggi di ujung lengan melelehkan logam untuk mengaktifkan proses las. Karena suhu mencapai ribuan derajat, menggunakan robot untuk proses ini menjaga keamanan orang.
Operator manusia yang bersertifikat masih perlu tetap dekat dengan robot. Pekerja ini harus memiliki sertifikasi dari American Welding Society, AWS, yang bersertifikasi tidak hanya laster manual tetapi juga operator lengan las robotik. Operator memprogram pengontrol menggunakan teach pendant. Perangkat ini menetapkan program baru, memindahkan lengan, dan mengubah parameter untuk proses. Untuk memulai las, operator menggunakan tombol pada kotak operasi.
Alat di lengan robotic memanaskan untuk melelehkan logam dan menyatukan bagian yang diinginkan. Sebagai kebutuhan, feeder kawat mengirim lebih banyak kawat logam ke lengan dan tongkat. Saat menunggu bagian berikutnya untuk dilas, lengan memindahkan tongkat ke pembersih untuk membersihkan percikan logam dari lengan, yang bisa membeku di tempat tanpa proses ini.
Karena salah satu alasan utama untuk memiliki laster robotik adalah melindungi pekerja manusia, sistem terotomatisasi ini datang dengan banyak fitur keamanan. Penangkal arc mencegah arc panas tinggi mencampur dengan oksigen. Area tertutup melindungi operator dari suhu dan cahaya terang.
Manfaat Las Robotik
Ada beberapa keuntungan dalam mengotomatisasi pabrik dengan robot las, termasuk waktu siklus yang lebih cepat dan konsisten, tidak ada jeda dalam produksi, dan kualitas las yang lebih baik. Pada dasarnya, dengan menggunakan otomatisasi las robotik, proses memakan waktu lebih sedikit, dan produsen dapat mengurangi biaya tenaga kerja langsung dan keselamatan serta menghemat bahan.
Sel las robotik menyediakan lingkungan kerja yang bahkan lebih aman, secara dramatis mengurangi glare arc, overspray, dan kontak langsung dengan robot dan bagian. Las robot lebih konsisten dan dapat berpindah dari satu las ke las berikutnya dengan cepat, mempercepat seluruh proses.
Waktu Lebih Pendek: Sistem las robotik akan menyelesaikan pekerjaan dengan cepat. Baik Anda memiliki robot las baru atau bekas, mereka memiliki lebih sedikit kesalahan daripada las manual. Tidak seperti pekerja, robot tidak memerlukan istirahat, liburan, dll. Pekerjaan Anda dapat berlanjut tanpa gangguan, 24/7. Ini sebaliknya akan meningkatkan throughput dan produktivitas Anda.
Mengurangi Biaya Tenaga Langsung & Keselamatan: Biaya las manual bisa sangat mahal. Ini memerlukan waktu, keterampilan dan konsentrasi. Ini juga berbahaya. Kilat, asap, percikan api dan panas membuat las manual menjadi pekerjaan yang melelahkan dan berbahaya. Dengan las robotik, Anda akan melindungi pekerja dan mengurangi biaya. Sistem ini menahan bahaya dan sering meningkatkan produksi. Biaya asuransi dan kecelakaan juga berkurang secara signifikan.
Menghemat Bahan: Bahkan laster yang paling terampil membuat kesalahan. Namun, dengan robotik las baru dan bekas, semuanya diatur, termasuk daya dan kawat. Sistem las robotik terotomatisasi baru dan bekas menghemat energi dengan beroperasi secara konsisten (lebih sedikit start-up). Selain itu, las yang dihasilkan lebih konsisten. Akurasi sistem robot berarti ada lebih sedikit bahan dan waktu yang terbuang. Hemat bahan Anda dan tingkatkan kualitas produk Anda pada saat yang sama!
Beberapa perusahaan beralih ke aplikasi las robotik secara bertahap, dimulai dengan satu sel las dan perlahan beralih ke proses las yang sepenuhnya terotomatisasi. Robot dapat membantu ketika akses ke bagian terbatas atau sulit dicapai. Produsen telah menciptakan desain yang memungkinkan lengan robotis ramping untuk mencapai area yang lebih kecil.
Keterbatasan
Satu masalah saat melas dengan robot adalah kabel dan selang yang digunakan untuk arus dan udara dll. cenderung membatasi kapasitas pergerakan pergelangan tangan robot.
Solusi untuk masalah ini adalah swivel, yang memungkinkan aliran udara terpendingin, air pendingin, arus listrik, dan sinyal dalam satu unit berputar tunggal.
Unit swivel juga memungkinkan pemrograman offline karena semua kabel dan selang dapat dirute entlang jalur yang ditentukan dari lengan robot.
Keterbatasan lain las robotik:
Pemrograman pengguna akhir yang kompleks, tidak ramah pengguna, hanya untuk spesialis
API terbatas, membuat perubahan sederhana menjadi rumit
Antarmuka manusia-mesin (HMI) tidak benar-benar berfungsi. Sistem memerlukan kustomisasi dan pelatihan. Sulit untuk menyesuaikan sistem las robotik.
Tantangan konektivitas, kurangnya standar yang dapat dihubungkan
Menggantikan tenaga manusia
Teknologi menjadi usang
Proses Las Robotik
Las memerlukan tingkat pendidikan dan keterampilan yang tinggi. Namun, jumlah laster profesional tidak memenuhi kebutuhan industri. Menurut American Welding Society, pada 2022, industri akan mengalami kekurangan 450.000 laster. Alih-alih membiarkan proyek-proyek kritis yang akan diselesaikan oleh pekerja ini terlambat, robot dapat menanggung slack.
Robot mengotomatisasi proses, yang memastikan akurasi yang lebih tinggi, boros yang lebih sedikit, dan operasi yang lebih cepat. Dengan rentang mesin yang tersedia, robot dapat menyesuaikan berbagai proses las termasuk arc, resistance, spot, TIG, dan lebih banyak.
1. Arc Welding
Salah satu jenis las robotik yang paling umum adalah proses arc. Dalam metode ini, arc listrik menghasilkan panas ekstrem, hingga 6.500 derajat Fahrenheit, yang melelehkan logam. Logam cair menyatukan bagian-bagian bersama, membeku menjadi sambungan yang stabil setelah pendinginan. Saat proyek membutuhkan volume besar logam yang disatukan secara akurat, las arc berfungsi sebagai aplikasi ideal.
2. Resistance Welding
Saat proyek membutuhkan treatment panas atau cara untuk menurunkan biaya, robot dapat menggunakan resistance welding. Selama proses ini, arus listrik membuat kolam logam cair saat melewati dua dasar logam. Logam cair ini menyatukan potongan logam bersama.
3. Spot Welding
Beberapa bahan menahan arus listrik, mencegah mereka dari bentuk las lain. Situasi ini sering terjadi di industri otomotif untuk menyusun bagian badan mobil. Untuk mengatasi masalah ini, laster robotik menggunakan variasi resistance welding untuk menghubungkan sepasang lembar logam tipis dalam satu titik.
4. Tig Welding
Aplikasi las robotik yang memerlukan tingkat presisi tinggi mungkin memerlukan las TIG. Metode ini juga dikenal sebagai gas tungsten arc welding atau GTAW. Arc listrik melewati antara elektroda tungsten dan dasar logam.
5. Mig Welding
Gas metal arc welding, juga dikenal sebagai GMAW atau MIG, adalah metode yang cepat dan sederhana yang menggunakan tingkat depo yang tinggi. Kawat bergerak secara kontinu ke ujung panas laster, yang melelehkan kawat, memungkinkan sejumlah besar logam cair menetes ke dasar untuk menyatukan dasar ke bagian lain.
6. Laser Welding
Saat proyek las memerlukan akurasi untuk volume besar bagian, las laser adalah metode yang disukai untuk penyatuan logam. Bagian kecil, seperti perhiasan atau komponen medis sering menggunakan las laser.
7. Plasma Welding
Las plasma menawarkan tingkat fleksibilitas yang paling signifikan karena operator dapat dengan mudah mengubah baik kecepatan gas yang melewati nozzle maupun suhu.
Aplikasi Las Robotik
Dengan manfaat hemat waktu dan produktivitas tinggi, las robotik telah menjadi penting dalam industri logam dan berat, dan terutama di industri otomotif yang menggunakan las spot dan laser.
Ia paling cocok untuk las pendek dengan permukaan lengkungan dan tindakan yang berulang dan dapat diprediksi yang tidak memerlukan pergeseran dan perubahan berkelanjutan dalam proses las. Dengan bantuan sumbu eksternal, robot juga cocok untuk las panjang, misalnya di industri pembuatan kapal.
Meskipun las robotik sebagian besar digunakan dalam produksi massal, di mana efisiensi dan kuantitas esensial, program dapat dibuat untuk sesuai dengan kebutuhan apa pun, dan robotika dapat digunakan untuk produksi yang lebih kecil dan bahkan satu kali sambil mempertahankan efektivitas biaya tinggi.
Las Robotik Vs. Las Manual
Las manual masih memiliki tempat dalam manufaktur modern. Untuk proyek di mana Anda memerlukan ahli untuk dengan cepat mengubah gaya las yang digunakan, las manual akan menjadi pilihan terbaik Anda. Laster profesional dapat dengan cepat mengubah apa yang dia lakukan, tetapi robot tidak beradaptasi secepat itu dalam situasi tidak pasti.
Karena las manual tetap merupakan proses yang masih dibutuhkan oleh banyak perusahaan, laster profesional tidak akan menghilang dalam waktu dekat. Faktanya, dengan kekurangan laster ahli yang disebutkan di atas, mereka yang memiliki sertifikasi akan dengan mudah menemukan pekerjaan, bahkan dengan banyak bisnis yang berinvestasi pada robot.
Menggantikan laster manual dengan robot tidak akan memutuskan bisnis sertifikasi AWS. Sebagian besar operator las robot perlu memiliki sertifikasi di sisi robotika dari bidang ini, untuk yang AWS juga menawarkan sertifikasi. Memiliki ahli robotika yang mengetahui tentang las memastikan proyek diprogram dengan baik untuk selesai secepat dan hemat biaya mungkin.
