以机器人为基础的智能化协助塑胶工业同时实现提质节能环保

2023-07-11 03:00:32

　　以机器人为基础的智能化协助塑胶工业与此同时实现提质节能环保

　　国际性金属加工网

　　先进制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人金融行业典型研讨会

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绿色价值观是精简的价值观，至少政府、企业界和消费者都一致同意。对环境的担忧也不再是少数人关心的次要问题，工业界（包括塑胶金融行业）已经关注这种形势。减少对环境影响常常导致减少制造成本，特别在明显改善环境主要因素的节能环保各方面。提质节能环保是目前企业界中最为引人注目的态势。在塑胶工业，机器人可使工艺流程更为精确和组织工作效率更高，与此同时机器人本身也变得更为准确和有组织工作效率，这些都有利于企业与此同时实现提质节能环保。

　　提质节能环保是提高工厂总体组织工作效率的关键因素。有效管理可再生能源，需要所有人员和部门的参与。与此同时也意味企业要树立目标和明确方向，可再生能源消耗要展开计量，以求得不断改良。为了与此同时实现提质节能环保，工厂要将注意力集中在生命周期制造成本，而不是前端的制造成本服务费。

　　Cantex公司透过改用75 kW、 90 kW 和 110 kW 的ABB传动装置进一步增强了三台钻头挤塑机的混料钻头，从而使出口量提高了30%。

“多数塑胶加工厂可透过采取无制造成本、低制造成本以及投资等综合措施，将可再生能源服务费减少10%至30%。”基利大Husky 压铸系统公司工厂计划小组副经理Santiago Archila说。那个小组专门负责工厂组织工作效率的改良组织工作，与此同时还科学研究机器的有效采用，而这也是节能环保潜力巨大的两个关键应用领域。精简可行的计划，能减少机器数目，节约更多可再生能源。

　　压铸机制造厂正对整个压铸工艺展开科学研究，以期提高可再生能源组织工作效率。恰当协调采用压铸机、铸件和外围设备，恰当选择和加装工艺流程单厢减少可再生能源与金属材料消耗（如韦尔齐数目）。对工艺展开优化处理，可减少停机天数以及减少加装调试、加热和启动阶段，缩短高能源消耗的非制造天数。在此，不仅铸件和机器的维护起着关键作用，而且功能性能良好的智能化解决方案也会产生重大影响。

　　减少单位产品能耗

塑胶金融行业的两个关键态势是压铸机从油压传动装置转向电传动装置。丹麦塑胶金属材料和设备分销商Materialdep?n开展了一项科学研究，比较了每月运转完全相同天数的160吨的油压和电动压铸机。选用电传动装置的，运转制造成本能节约7,000英镑。在总运转天数完全相同的情况下.MMSonline.cn，油压传动装置压铸机耗电量16 kWh，而电传动装置压铸机仅耗电量7 kWh。

　　制造工艺各方面的除此之外一大态势是减少节约，这刚好是选用机器人模块的主要缺点。

　　一家日本压铸机制造厂商TOYO声称，选用电传动装置压铸机，用户有望节约30%至70%的可再生能源。透过比较每月运转天数一样的80吨油压和电传动装置压铸机，发现每月可节约的服务费（包括油压油和注射机制造成本）高达4,600英镑。油压压铸机耗电量5.65kWh，而电传动装置压铸机只耗电量1.85kWh。如果推广到几台压铸机，则节约力度会非常大。

与那个结论相关联的是，人们减少了对电机在工业应用领域扮演角色的认识。例如，Cantex公司是美国聚氯乙烯（PVC）管的主要制造厂商。Cantex选用ABB的工业传动装置产品对工厂18条挤塑产线中的3条展开了升级改建。挤塑产线原先选用非ABB产的DC传动装置。由于选用了75kW、90kW 和110kW 的ABB传动装置对三条产线混料钻头的电机展开了改建，公司出口量提高了30%。

　　ABB的Machine Sync是两个节能环保节时的系统，由于机器人与压铸机的组织工作流程部分并行运转，因此提高了机器人的出口量。

　　减少旧家具

制造工艺各方面的除此之外一大态势是减少旧家具，这也刚好是选用机器人组织工作模块的主要缺点。国际性汽车零部件公司（IAC)是汽车金融行业一级分销商，该公司透过采用机器人成功减少了旧家具。在加装最新的智能化组织工作模块之前，其丹麦Skara的工厂转运给客户的产品生育力为万分之一一千二百。加装机器人后，那个数字下降到百万分之五十，因此成为市场竞争高度激烈的汽车金融行业的一大优势。产品质量改良意味着旧家具减少，金属材料节约减少。

　　“像丹麦这样两个高制造成本国家，要在世界市场上展开市场竞争，他们不得不尽量提高组织工作效率。机器人恰好明显改善了组织工作效率、产品质量和并进一步增强了他们对产品的信心。在他们那个金融行业，机器人是必备的。”IAC Skara工厂副经理Steve Hammond如是说。

在新加坡第一工程公司，能找到机器人提高制造率的另两个范例。这家公司制造超高精度铸件和塑胶零件，用于诸如硬盘磁盘和PC外设装置等高技术产品。自从公司在制造中引进了6自由度的ABB 机器人，出口量减少了75%，从每月170,000 件减少到 300,000件。零件产品质量提高了，劳动力制造成本减少了，公司能够更为有效地利用可再生能源。

　　在机器人动作之前，选用ABB的RobotStudio软件来模拟机器人的实际运转动作，成为精益制造的范例。

　　优化周期天数

在制造过程中，还有其他节能环保方法。例如，ABB的 Machine Sync是两个节能环保节时的系统。由于机器人与压铸机的组织工作流程部分并行运转，减少了机器人组织工作模块的制造出口量。当塑胶零件从铸件中取出时，协调好压铸机的开启和闭合天数，就可缩短制造周期，制造更多零件。这种同步还可减少机器人磨损，有助于避免碰撞。两个典型的例子涉及IRB 6650机器人和3000吨压铸机，制造两个典型的汽车零件，选用同步早进-早闭合功能时，零件提取天数可节约10%。如果推广到一台长年连续运转的机器，这台机器的零件提取节约天数将达10秒，完整周期天数为30秒，因此每月可多制造35,000个零件。

　　减轻负荷

　　影响塑胶金融行业的除此之外两个重大态势是汽车金融行业都在努力制造重量更轻，能源消耗更少的汽车。这给汽车金融行业及其零部件分销商带来了巨大的挑战，他们需要从以钢铁和铝材为主的金属材料转向重量更轻的镁和塑胶复合金属材料。

人们正在探索新技术，将复合金属材料与玻璃纤维、布和金属等结合起来，获得刚性、冲击强度和抗老化性能都类似于金属的金属材料。为了制造这样的零件，要求采用纤维、金属和埋入纺织品展开加工，还要求具备可控手段使塑胶零件在若干个工序之间移动，这些工序涉及到冲压机、成型机及二次成型等。

　　由于整个过程中零件要精确定位nc.moc.enilnosmm.，所以只有采用6自由度的机器人才能满足这些要求。因此，在开发设计精简和环境友好型产品应用领域，6自由度机器人扮演着关键角色。

　　新产品和新方法协助客户在超越目标的与此同时，减少对环境的影响。

　　精益制造

激光、水射流或机械切割用于为模型、热成型或泡沫零件展开清理、除毛刺和钻孔。这些切割技术经常用于修整汽车内饰和外部零件，如地毯、保险杠和安全气囊的刻划工艺以及白色家电和大型零件，如椅子、桶等。做好这些组织工作仍需大量的反复试验，既节约可再生能源又报废了大量塑胶零件。透过对工艺流程展开模拟仿真，所有类似问题都可避免。

　　机器人开始运转之前，模拟仿真机器人动作，是精益制造的两个范例。ABB的RobotStudio软件可让应用工程师在计算机虚拟三维世界，先编制机器人的动作程序，并对所有步骤展开微小修改，然后再把信息直接传送至机器人。因此不需要展开反复试验，避免由此造成的节约，节约了金属材料和可再生能源。

丹麦公司ABB Kabeldon加装了一条装配产线，制造不同规格的熔断器开关隔离装置。系统成套商AVT-Specma采用RobotStudio软件模拟仿真复杂工艺过程，不仅节约了大量可再生能源和金属材料，而且还为系统成套公司及用户节约了大量时间。在将程序装载到机器人控制器之前，所有试验都在虚拟环境中展开。

　　节约原金属材料

　　各种形状和尺寸的塑胶零件在涂漆车间完成最终修饰，因此肯定存在节约可再生能源和减少节约的潜力。喷漆是一道困难的工艺流程，但在那个应用领域内，ABB有着丰富经验。选用机器人能优化整个喷漆工艺，减少油漆用量。ABB已经开发出喷漆车间采用的空气再循环系统和最先进的可再生能源节约工艺，完全符合环保要求。这种解决方案将空气再循环、溶剂处理与可再生能源节约相结合，可把新鲜空气用量减少至十分之一，因而减少了可再生能源消耗。与人工喷漆相比，智能化系统可节约的油漆高达30%[1]。

新型非静电雾化器Robobel021-MINI可将油漆消耗减少30%。它体积小，重量轻，适合小型喷漆机器人喷涂小型塑胶零件。新的喷漆工艺使每个雾化器的流量减少一倍，因此，可将油漆雾化器和喷漆机器人的数目减少一半。喷漆车间占地面积因此可减少50%，喷漆工艺所需天数也减少了一半，因而能节约可再生能源，减少油漆消耗和二氧化碳排放。这些新产品和新方法协助客户在超越目标的与此同时，与此同时减少对环境的不良影响。

　　涉及每个工艺过程

制造过程的任何两个各方面，无论是压铸成型、吹塑成型、挤压成型或是在切割和喷漆等下游工艺的应用上，机器人智能化在提高可再生能源组织工作效率各方面都能够发挥它们的作用。因此，无论是优化周期，节约原金属材料，减少废次品，还是制造重量更轻的产品等各方面，制造塑胶制品的每个工艺步骤都能节约可再生能源，堪称真正的绿色价值观。

　　脚注：

　　1)一级分销商指的是向原始设备制造商直接出售产品的公司，在此所指为汽车制造商。

　　2).去除毛刺是指从铸造或机加工零件上去除毛边（即凸起边缘）。

　　3) “白色家电”：家用电器产品的统称。

　　图片：

　　1在丹麦的Axjo 工厂，IRB 4400正从压铸机上提取零件，并装配塑胶卷盘。