Bir süreci otomatikleştirme kararı, küçük ve büyük birçok üretici için önemli bir karardır. Ancak bu seçim, teknik yetenekler ve başlangıç sermaye maliyetinden çok daha fazlasını içerir. Daha ziyade, ürünlerinizi nasıl üreteceğinizi, üretim hattınızın ne kadar esnek olacağını ve pazarınızda nasıl rekabet edeceğinizi şekillendiren stratejik bir taahhüttür.
Bir otomasyon yolu seçtiğinizde, bir dereceye kadar tüm yetenekler, kısıtlamalar ve gelecekteki seçenekleri kabul etmiş olursunuz. Doğru karar, kaliteyi artırabilir, verimi yükseltebilir ve işletmenizin büyümesini sağlayabilir.
Yanlış seçim, ihtiyaçlarınız değiştiğinde yükseltmesi zor veya pahalı olan bir sisteme sizi hapsetebilir. Alternatif olarak, asla kullanmayacağınız özellikler için fazla para harcadığınızı fark edebilirsiniz.
Lazer sistemleri söz konusu olduğunda, piyasada bulunan ürünler genellikle iki geniş kategoriye ayrılır: önceden yapılandırılmış sistemler ve özel sistemler. Bunlar aslında spektrumun iki ucu olsa da, bu ayrım önemli karar verme kriterlerini belirlemek için yararlıdır.
Bu makale, işletmeniz için doğru kararı vermenize yardımcı olmak amacıyla hazırlanmıştır.
Önceden Yapılandırılmış Lazer Sistemi Nedir?
Önceden yapılandırılmış bir lazer sistemi genellikle daha düşük bir giriş fiyatı sunmak amacıyla tasarlanmıştır ve belirli, sınırlı bir görev yelpazesini yerine getirmek üzere tasarlanmıştır. Bu sistemler, özel mühendislik için zaman ve maliyet harcamadan kaynaklama, temizleme veya kesme gibi yaygın lazer işlemlerini otomatikleştirmek isteyen üreticileri hedeflemektedir.
Önceden yapılandırılmış sistemler, özellikle küçük ve orta ölçekli üreticiler veya standart, tekrarlanabilir süreçler için hızlı bir şekilde kapasite eklemek isteyen daha büyük işletmeler için caziptir. Bu sistemlerin cazibesi, basitliklerinde yatmaktadır. Güvenilir, kurulumu kolay ve hızlı bir şekilde devreye alınabilecek şekilde tasarlanmışlardır.
Önceden yapılandırılmış sistemler genellikle, operatör güvenliğini sağlamak için erişim kapıları, kilitler veya ışık perdeleri ile donatılmış, Sınıf 1 lazer güvenli muhafaza içinde bulunan bağımsız ünitelerdir. Genellikle, tam otomatik bir üretim hattının bileşenleri olarak değil, bağımsız çalışma hücreleri veya iş istasyonları olarak çalışmak üzere tasarlanırlar.
Hedef uygulama ve parça boyutuna bağlı olarak, önceden yapılandırılmış bir sistem gantry (kartezyen) hareket veya robotik kol kullanabilir. Gantry sistemleri genellikle çelik veya granitten yapılmış bir çalışma platformu üzerine kurulur ve hassas işlemler için sağlam bir temel sağlar. Robotik sistemler genellikle 6 eksenli endüstriyel robot içerir.
Tedarikçilerin önceden yapılandırılmış sistemlerini seçeneklerle birlikte sunması yaygın bir durumdur. Bunlar arasında çeşitli lazer kaynakları, ışın iletimi optikleri ve hatta görüntüleme veya süreç izleme sistemleri bulunabilir.
Tepsiler veya döner montaj aparatları gibi çeşitli parça tutma ve montaj arayüzleri de, özellikle markalama sistemleri için sıklıkla mevcuttur. Konveyör yükleme veya döner tablalar gibi yarı otomatik yükleme veya boşaltma arayüzleri de bazen mevcuttur.
Önceden yapılandırılmış lazer sistemlerinin temel özelliği, basitlik ve kullanım kolaylığıdır. İnsan-makine arayüzü (HMI) genellikle, önceden ayarlanmış programlara veya reçete parametrelerine erişimle sınırlı, temiz, menü tabanlı bir kontrol ortamı sağlar. Bu, minimum düzeyde özel eğitim almış atölye personeli tarafından kullanılmasını sağlar. Proses mühendisi için, yeni görevler oluşturmak da benzer şekilde basitleştirilmiştir ve sınırlı programlama becerisine sahip kişiler için erişilebilirdir.
Özel Lazer Sistemi nedir?
Özel lazer sistemi, önceden yapılandırılmış sistemlerin kapasitesinin ötesinde olan belirli bir dizi üretim gereksinimini karşılamak için sıfırdan tasarlanır. Her özel sistem, tanımı gereği, esasen benzersizdir.
Ancak, özel lazer sistemleri genellikle birkaç ortak ve hatta standartlaştırılmış yapı taşından oluşur. Bunlar arasında şunlar yer alabilir:
- Otomatik malzeme taşıma
- Parça sabitleme ve takımlama
- Parça hareketi ve konumlandırma
- Lazer kaynağı ve ışın iletimi
- Görme, algılama ve süreç izleme
- Denetleyici ve ilgili yazılım
- İletişim modülü (MES, PLC veya diğer fabrika otomasyon kontrol sistemleri ile arayüz oluşturmak için)
- Güvenlik ve muhafaza
Bu unsurlar hemen hemen her şekilde birleştirilebilir ve yüksek düzeyde karmaşıklık ve sofistike tasarımlar elde edilebilir. Hareket sistemleri birden fazla robot kolu, köprü, doğrusal aşama veya döner tabla içerebilir. Bazen bunlar, parçaları paralel olarak işlemek için bağımsız olarak çalışır. Bazen ise gerekli erişim, hassasiyet ve hızı elde etmek için koordineli olarak çalışır.
Kullanıcı deneyimi (UX) açısından, özel sistemler genellikle daha derin kontrol ve izleme yetenekleri sağlayan özel HMI'lara sahiptir. Operatörler ve proses mühendisleri, gelişmiş teşhis araçlarına, özelleştirilebilir proses parametrelerine ve tarif yönetimi veya yüksek karışımlı üretimi destekleyen arayüzlere erişebilir. Genellikle, bu araçları çalıştırmak için belirli düzeyde programlama ve otomasyon uzmanlığı gerekir.
Özel lazer sistemleri bağımsız çalışma hücreleri olabilse de, genellikle tesis genelindeki otomasyon sistemlerine ve üretim hatlarına entegre edilmek üzere tasarlanırlar. EtherNet/IP, Profinet veya OPC UA gibi standart endüstriyel protokolleri kullanarak PLC ağlarına, MES platformlarına ve SCADA sistemlerine bağlantı sağlayabilirler.
Önceden Yapılandırılmış ve Özel Lazer Sistemi Arasında Seçim Yapma
Lazer otomasyonu için doğru yaklaşımı seçmek, birçok faktörü göz önünde bulundurmayı ve dengelemeyi gerektirir. Bunlardan bazıları, sermaye ve işletme maliyetleri ile mevcut alan gibi barizdir. Bazıları ise, tedarikçi desteğinin kalitesi ve yükseltilebilirlik gibi daha az barizdir.
Bu kadar çok değişken varken, karar verme süreci çok zor olabilir. Bu süreci kolaylaştırmak için, başarıyı veya başarısızlığı belirleyecek en önemli temel sorunları belirlemek ve bunlara odaklanmak yardımcı olabilir. Sistem işlevselliği açısından, bu yedi faktörün genellikle en kritik faktörler olduğunu gördük.
Uygulama Uyumu
Bu, karar verme sürecinin temeli ve başlangıç noktasıdır. Öncelikle sürecinizi tanımlamanız ve ardından lazerin en iyi sonuçları sağlayıp sağlamayacağını belirlemeniz gerekir.
Bu değerlendirmeyi yapmak için, lazerin ne gibi avantajlar sağladığını (hız, hassasiyet, daha az ısı girişi veya daha düşük işletme maliyetleri gibi) anlamanız ve başarının nasıl ölçüleceğine karar vermeniz gerekir. Görevin ne olduğu ve başarının ne anlama geldiği net bir şekilde tanımlanmamışsa, bunu başarma şansı çok azdır.
Bu noktada, lazer otomasyon ortaklarının uygulama geliştirme hizmetleri yardımcı olabilir. İdeal olarak, lazer işleminizi tanımlamak, test etmek ve optimize etmek için gerekli ekipmana ve deneyime sahip olmalıdırlar.
Parça Boyutu
Bu sıradan bir husus gibi görünebilir, ancak kritik bir rol oynar. Lazer sistemleri çalışma alanları ile sınırlıdır.
Önceden yapılandırılmış sistemler, belirli endüstriler için tipik parça boyutları etrafında tasarlanmıştır – örneğin, tıbbi cihazlardaki küçük, hassas bileşenler veya genel endüstriyel kullanım için orta boy montajlar. Parçalar bu normların dışında kaldığında – ister daha büyük ister alışılmadık şekilli olsun – genellikle özel veya büyük ölçüde değiştirilmiş bir sisteme ihtiyaç duyulur.
Verim Gereksinimleri
Verimlilik kapasiteleri, önceden yapılandırılmış ve özel çözümlerin genellikle birbirinden ayrıldığı bir alandır. Verimlilik otomasyonun temel amacı olduğu için, bu genellikle belirleyici faktördür.
Önceden yapılandırılmış sistemler genellikle tek istasyonlu çalışma hücreleri veya iş istasyonları olarak tasarlanır. Sonuç olarak, genellikle düşük ila orta düzeyde verimlilik ihtiyaçları için en uygun sistemlerdir. Parça yükleme ve boşaltma, özellikle manuel olarak gerçekleştiriliyorsa, önceden yapılandırılmış bir sistem için genellikle hız sınırlayıcı faktördür.
Örneğin, anında kaynak gibi teknolojiler dakikada 1000'den fazla kaynak hızına ulaşabilir. Bu, EV-Cube gibi bağımsız bir iş istasyonunda verimi artırabilir, ancak taşıma ve üretim hattına entegrasyon verimi daha da artırabilir.
Buna karşılık, özel bir lazer sisteminin ulaşabileceği hız genellikle sadece maliyet yatırımı, alan kısıtlamaları veya lazer dışı darboğazlarla sınırlıdır. Özel sistemler, çok yüksek verim elde etmek için birden fazla lazer kaynağı veya optik, çeşitli sistem hareketleri veya paralel olarak çalışan lazer dışı işlemleri içerebilir.
Gereksinimlerinize bağlı olarak, daha büyük, özel yapım bir hat yatırımı yapmak yerine, birden fazla standart sistem kurmak daha uygun maliyetli olabilir.
Bazı önceden yapılandırılmış sistemler, otomatik parça yükleme seçeneklerini veya konveyör bantlarla entegrasyon özelliğini destekler. Bu, parçalar yüklenirken veya boşaltılırken sistemin boşta kalma süresini en aza indirerek verimi artırabilir.
Takım
Parça yükleme konusunu daha ayrıntılı olarak incelediğimizde, parçanın nasıl sabitlendiğini ve lazere nasıl sunulduğunu da incelemek gerekir. Standart sistemler genellikle sınırlı sayıda parça tutma seçeneğine sahiptir. Bunlar arasında sabit kelepçeler, yerleştirme pimleri, manuel veya pnömatik mandrenler (yuvarlak parçalar için) ve v-bloklar sayılabilir. Bu, sistemin karmaşık kaynak yolları yürütme veya çeşitli açılardan işlenmesi gereken 3D şekilli parçalarla çalışma yeteneğini sınırlayabilir.
Parçalar karmaşık konumlandırma, dinamik sabitleme veya harici sistemlerle etkileşim gerektiriyorsa, takımlar buna göre tasarlanmalıdır. Elbette bu, özel bir robotik sistemle elde edilebilir. Ancak bu, üreticinin gerekli yeteneklere ve istekliliğe sahip olduğu varsayıldığında, önceden yapılandırılmış bir takımın yeteneklerinin genişletilebileceği bir alandır.
Toleranslar ve Kalite
Takımlar, proses doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini belirlemede önemli bir rol oynasa da, çeşitli sensörler ve özellikle görüntü sistemleri ile güçlendirilebilir. Bunlar, sistemin parça parça farklılıklarını daha iyi karşılamasına veya takımların konum tutarlılığındaki sınırlamaları telafi etmesine yardımcı olabilir.
Bazı önceden yapılandırılmış sistemler, standart seçenekler olarak görüntüleme sistemleri ve proses izleme özelliklerini içerebilir. Örneğin, IPG LaserCell platformunun kaynak konfigürasyonları, sıralı kaynak izleme için LDD Gerçek Zamanlı Lazer Kaynak Ölçüm sistemleri ile birlikte sunulmaktadır.
Ancak, parça karmaşıklığı ve tolerans gereksinimlerinin birleşimi, önceden yapılandırılmış bir sistemin karşılayabileceğinden daha fazla gereksinim yaratabilir. Bu da çözümü özel veya yarı özel bir tasarıma doğru iter.
Lazer Gücü
Standart lazer sistemleri, belirli lazer güç aralıklarına uyum sağlayacak şekilde üretilir. Bu genellikle aletin optik özellikleri, güvenlik sistemleri, soğutma ihtiyaçları ve hatta güç gereksinimleri tarafından belirlenir.
Ancak, artan işlem hızı gereksinimleri veya daha kalın malzemeler, daha yüksek güçlü bir lazer gerektirebilir.
Bu sınırlamaların bazıları yükseltmek veya genişletmek kolay değildir. Dolayısıyla, bir uygulama standart bir sistemin sağlayabileceğinden daha yüksek lazer gücü gerektiriyorsa, bu durum özel bir lazer çözümü oluşturma kararını zorunlu kılabilir.
Operatör Etkileşimi
Sistem işlevselliğinin yanı sıra, bir diğer önemli husus da sistemin ne kadar kolay programlanıp çalıştırılabileceğidir. Bu, önceden yapılandırılmış ve özel sistemlerin önemli ölçüde farklılık gösterdiği bir başka alandır.
Önceden yapılandırılmış sistemler, öngörülebilir ve basit etkileşim için tasarlanmıştır ve genellikle sınırlı sayıda işlemi destekler. Yeni görevlerin programlanması genellikle basitleştirilmiştir ve bazen lazer kaynak cobot sisteminde olduğu gibi sürükle ve bırak işlevine indirgenmiştir.
Tüm bunlar, hem operatörler hem de proses mühendisleri için eğitim gereksinimlerini azaltır. Ayrıca, sistemlerin genellikle kurulumdan hemen sonra üretime geçebileceği anlamına da gelir.
Özel robotik lazer sistemleri, operatörler için basitleştirilmiş bir kullanıcı arayüzü içerebilir. Ancak bunun altında genellikle çok daha sofistike bir yazılım ortamı bulunur.
Bu sofistike yapının avantajı, neredeyse sınırsız yeteneklere sahip olmalarıdır. Bu genellikle diğer fabrika otomasyon sistemleriyle entegrasyon yeteneğini de içerir.
Ancak bu, aynı zamanda bunların genellikle daha karmaşık ve programlaması daha zor olduğu, destek için daha fazla uzmanlık gerektirdiği anlamına da gelir. Yeni bir sistemi veya süreci devreye sokmak için daha uzun süre gerekmesi, özellikle de dış sistemlerle kapsamlı etkileşim gerektirdiğinde, sık rastlanan bir durumdur.
Diğer Hususlar
Daha önce de belirtildiği gibi, lazer sistemi satın almak aslında ikili bir seçim değildir. Bazı tedarikçilerde, önceden yapılandırılmış bir sistemle başlayıp, seçeneklerle sistemi özelleştirerek esasen özel bir sistem haline getirmek mümkündür. Diğer tedarikçilerde ise önceden yapılandırılmış sistemler katıdır ve dar bir görev yelpazesi için optimize edilmiştir.
Önceden yapılandırılmış robotik lazer sistemleri genellikle tamamen özelleştirilmiş araçlardan daha ucuzdur ve genellikle üretici tarafından daha hızlı teslim edilebilir. Ayrıca, önceden yapılandırılmış bir sistemin kurulumu, üreticinin çeşitli üretim ortamlarında kullanımına ilişkin önemli deneyime sahip olması nedeniyle, muhtemelen daha az öğrenme süreci gerektirecektir.
Sistem işlevselliğini genişletmek için standart bir sistemi değiştirmek, genellikle tamamen özelleştirilmiş bir sistemle aynı özelliği elde etmekten daha az maliyet artışına neden olur. Ancak bu her durumda geçerli değildir. Önceden yapılandırılmış sistemlerin sınırlamaları vardır ve bu sınırlamalar, kapsamlı değişiklikler yapmayı sıfırdan başlamak yerine daha maliyetli hale getirebilir.
Lojistik ve finansal sorunlar da vardır. Halihazırda üretimde kullanılan önceden yapılandırılmış bir sistemi değiştirmek, o aracı çevrimdışı hale getirir. Bu kesinti süresi bir etkiye sahiptir. Ancak bu değişikliği yapmanın maliyeti işletme giderlerinden karşılanabilirken, yeni bir sistem satın almak her zaman bir sermaye gideridir.
Son olarak, herhangi bir satıcının yalnızca sınırlı bir ürün yelpazesi sunabileceğini unutmayın. Bu durum, sizi mevcut ürünleri veya yetenekleri arasından bir çözüme yönlendirmelerine neden olabilir. Ne yazık ki, bu ürün uygulamanız için en uygun seçenek olmayabilir.
Lazer Otomasyonuna Başlangıç
Eşsiz dikey entegrasyonumuz sayesinde IPG, lazer bileşenleri ve teknolojilerinden önceden yapılandırılmış sistemlere, modüler platformlara ve özel üretim hatlarına kadar her şeyi sunmaktadır. Lazer otomasyonu ile ilgili her konuda iş ortağınız olarak, sizi belirli bir ürün veya yaklaşıma yönlendirmiyoruz.
Başlamak çok kolay – bize birkaç örnek parça gönderin, global uygulama laboratuvarlarımızdan birini ziyaret edin veya uygulamanız hakkında bize bilgi verin.
