Een 5-assige bewerkingsmachine wordt maar zelden geautomatiseerd. Toch kan het automatiseren van een 5-assige bewerking mede zorgen dat de machinecapaciteit, de productiviteit en de rentabiliteit direct toenemen. Mazak geeft aan welke belemmeringen worden ervaren in de markt, maar laat ook zien dat percepties en bezorgdheid hierover vaak ongegrond zijn.
“De nieuwe generatie machines gecombineerd met innovatieve automatisatie-oplossingen en nieuwe softwareontwikkelingen doorbreken eindelijk de hindernissen”, zegt Mike Sykes, Automation Systems Manager bij Yamazaki Mazak.
De 5-assige machinebewerking is per definitie complexer dan het ‘simpele’ 3-assige bewerken, in termen van programmeren, gereedschappen en de mogelijkheid tot automatiseren. En dat terwijl juist deze aspecten steeds belangrijker worden voor machinegebruikers.
Ongeschikt voor automatisering?
Een standaard robotoplossing is voor een 5-assige bewerking dan ook minder bruikbaar, zeker omdat er bij een grote mix aan componenten meerdere opspanningen, werkstuk-types en programma’s nodig zijn.
Eigen onderzoek van Mazak toont aan dat veel machinegebruikers hun eigen operaties ongeschikt vinden om te automatiseren, juist omdat ze met kleine series werken.
Kentering: drijfveren
Maar nu factoren als arbeidskosten, de steeds groter wordende vraag naar hogere productiviteit en innovatieve technologie steeds belangrijker worden, lijkt er een kentering te komen.
Drijfveer: productieve uren uitbreiden
Eén van de drijfveren achter de ontwikkeling van de 5-assige automatisering buiten de werktijden is het potentieel om de productiviteit van de machine uit te breiden naar uren waarop er geen bemensing nodig is, en waarbij de machine onbemand aan de slag kan.
Als een machine in plaats van 8 uur mogelijk 24 uur kan draaien, leidt dat tot een onmiddellijke verhoging van de machinecapaciteit, productiviteit en rentabiliteit, rekent Sykes voor.
‘4-voudige verhoging capaciteit’
Stel: een werkdag van 8 uren, met 240 productieve dagen per jaar (maandag tot en met vrijdag met 4 weken vakantie), levert 1920 productie-uren op, die een metaalondernemer aan zijn klanten kan verkopen.
Als diezelfde machine nu over hetzelfde aantal productieve dagen 16 uren operationeel kan zijn, dan verdubbelt ook direct de capaciteit tot 3840 werkuren.
Een automatiseringssysteem dat in staat is om de machine-uren verder uit te breiden naar ongebruikelijke productie-uren (24-uur in bedrijf, plus in weekenden, feestdagen en vakanties), verhoogt het aantal productie-uren tot 8760 uren per jaar; een meer dan 4-voudige verhoging in capaciteit.
Drijfveer: hoge arbeidskosten
Tweede grote drijfveer voor automatisering zijn de arbeidskosten. CNC-operators zijn hoog opgeleid, dus is het zinvol om het aantal repetitieve taken dat ze uitvoeren tot een minimum te beperken en de meer waardevolle taken, zoals programmering, te maximaliseren.
Onderzoek toont aan dat zonder automatisering een operator tot 70% van zijn tijd ziet opgaan aan repetitieve taken, zoals het laden en ontladen van opspanningen, werkstukken en afgewerkte componenten waarvoor geen speciale vaardigheden nodig zijn.
Hindernis 1: gebrek aan toegang
Het meest voor de hand liggende antwoord hierop is dan ook om het 5-assig bewerken te automatiseren. Toch staan hiervoor hindernissen in de weg.
Ten eerste zou bij veel bestaande 5-assige machines de automatiseringsoplossing aan de voorkant van de machine moeten worden geplaatst, waardoor de operator minder toegang heeft tot het bewerkingsbereik.
> Oplossing: zijbelading / gelede robot
Het goede nieuws, aldus Sykes, is dat er een nieuwe generatie van bewerkingsmachines wordt ontwikkeld met automatisering in het achterhoofd, waarbij ook de mogelijkheid van zijwaarts beladen wordt meegenomen.
Mazak’s nieuwe Integrex I-H serie is bijvoorbeeld een serie van machines die speciaal ontworpen zijn voor het automatiseren met een vlakke voorkant en een gereedschapsmagazijn aan de achterkant.
Deze vorm maakt het mogelijk om de automatisering, zoals gelede robots, aan de voorkant van de machine te plaatsen zonder dat de toegang voor de operator wordt belemmerd. De automatisering kan worden geprogrammeerd en bestuurd met de Mazak Smooth Ai CNC, uitgerust met Robot Cell Controller Software.
Hindernis 2: complexe automatisering
Machinegebruikers hebben bij Mazak aangegeven bezorgd te zijn over de complexe setup en programmering en specialisaties die vele machinegebruikers niet beheersen.
Uit de eigen klantenenquête van Mazak blijkt dat 1 op 10 machinegebruikers juist niet automatiseert omdat er geen of te weinig ervaring is.
> Oplossing: eenvoudiger software-innovaties
Mazak noemt die bezorgdheid begrijpelijk. Toch maken nieuwe software-innovaties, zoals Mazak Robot Setup Assist en de Robot Cell Controller, het makkelijker om verbinding met de machine te maken en de robot te installeren.
Deze software-opties zijn onderdeel van de CNC-hulpinstallatie, en maakt het onderhouden van de automatisering een stuk makkelijker.
Groot voordeel voor het metaalbedrijf is dat het niet langer noodzakelijk is om expertise voor automatiseren in eigen huis te hebben.
> Oplossing: kant-en-klaar
Speciaal voor 5-assig bewerken is er een kant-en-klare 5-assige automatiseringsoplossing, zoals de CV5-500 van Mazak, uitgerust met een MA-robotoplossing voor het laden en lossen van werkstukken.
Deze MA-robot geeft onmiddellijke productiviteitsverbetering, dankzij het ontwerp, dat een wisseling van 5 minuten tussen werkstukken mogelijk maakt.
De software maakt het snel wisselen van stapelplaten en robotgrijpers mogelijk, waardoor het ideaal is voor 5-assige runs van kleine batches.
Hindernis 3: te duur
Tweede en verreweg grootste belemmering voor automatisering is de perceptie dat het duur is.
> Oplossing: investeringskosten dalen
Het is hierbij goed om 2 overwegingen in het achterhoofd te houden. Allereerst dalen de investeringskosten van automatisering, met name robots, dramatisch, waardoor de potentiële terugverdientijd verkort.
> Oplossing: niet-productieve tijd vermindert
Bovendien houdt deze perceptie geen rekening met de impact die automatisering kan hebben op de 5-assige productiviteit.
Niet alleen biedt het de mogelijkheid om machines meer en meer onbemand te laten draaien. Automatisering kan ook helpen de niet-productieve wachttijd voor machines te verminderen, terwijl operators andere taken uitvoeren.
Met een robot is het mogelijk om het gebruik van de bewerkingsmachine te maximaliseren en een continue productie te garanderen zonder dat onderbrekingen nodig zijn voor beladen.
Het alternatief – een operator die uitsluitend werkt voor elke 5-assige machine – zou de productiviteit op peil houden, maar kan een negatief effect hebben op het concurrentievermogen en de rentabiliteit, aldus Mazak.
Stappenplan voor toekomst
In het verleden was geautomatiseerd 5-assig bewerken eerder uitzondering dan regel. Maar als metaalbedrijven willen blijven concurreren en hun investering in 5-assige machines zo snel mogelijk willen terugverdienen (en de rentabiliteit ervan willen maximaliseren), dan is er een nieuwe generatie machines en automatiseringsoplossingen die een stappenplan bieden voor de toekomst.
“Europese machinegebruikers hoeven alleen naar Aziatische landen met een hoge productiviteit te kijken om te zien wat de toekomst in petto heeft als ze bereid zijn om de kansen te grijpen.”