Att det är viktigt att ”skilja sig från mängden” har vi alla hört. Men utmaningarna är många när en osäker framtid tvingar tillverkarna att pröva lyckan på nya marknader där man måste tillverka helt nya typer av komponenter i mycket svårbearbetade material. Här förklarar James Thorpe som är Global Product Manager hos Sandvik Coromant, som är världsledande inom metallbearbetning, varför anpassade verktyg är framtidens melodi.
Text: James Thorpe Global Product Manager Sandvik Coromant
Anpassad tillverkning, det vill säga att utforma, konstruera och tillverka produkter utifrån en enskild kunds specifika kravlista, innebär unika utmaningar för tillverkarna. Vid tillverkning i stora serier är verkstadens mål att kunna tillverka tusentals eller till och med miljontals detaljer till en så låg kostnad per enhet som möjligt. Traditionella metoder för utformning och tillverkning gör att företagen kan leverera produkter till ett pris som kunderna tycker är acceptabelt. Vinstmarginalen per enhet är liten och lönsamheten ligger i de stora volymerna.
Men det är en helt annan sak med enstaka detaljer, specialbeställningar (så kallade BTO) eller kortare produktionskörningar. Där måste operatören anpassa skärdata och verktygsval för att säkerställa kvalitet och produktivitet och dessutom se till att den färdiga produkten inte kostar mer än vad kunden är beredd att betala. Dessa parametrar måste snabbt tas med i beräkningarna för att tillverka en typ av produkt som operatören i vissa fall kanske aldrig har stött på tidigare. Dessutom kan det vara frågan om att bearbeta arbetsstycken av svårbearbetade material som härdat stål, olegerat stål eller varmhållfasta superlegeringar (HRSA).
Det är en utmatning även för verkstäder där man har inriktat sig på att tillverka skräddarsydda produkter i olika svårbearbetade material. Men nu måste även andra tillverkare ge sig in i leken. Coronapandemin fortsätter och eftersom ingen riktigt vet hur den kommer att påverka branschen, i synnerhet vad gäller tillgång och efterfrågan, är rådet till tillverkarna att försöka hitta nya inkomstmöjligheter, leverantörer och produkter.
I en rapport som den brittiska tillverkarorganisationen Make UK nyligen publicerade drar man slutsatsen att det kommer dröja till 2022 innan tillverkningsindustrin i Storbritannien är tillbaka på samma volymer som före coronautbrottet, vilket bara i år kan komma att kosta 35,7 miljarder engelska pund i förlorat bruttomervärde. I rapporten har man också tittat närmare på några av världens största industrinationer, däribland Tyskland och USA. Make UK drar samma slutsats som många andra, nämligen att tillverkarna måste diversifiera sin kundbas för att kunna nå tillväxt, bibehålla efterfrågan och undvika att bli allt för beroende av en viss marknad eller kundkategori.
Så nu öppnar verkstäder som tidigare varit specialiserade på ett visst produktionsområde upp sina CNC-svarvar och fräsar för många fler svårbearbetade och utmanande material, samtidigt som man måste förkorta omriggningstiderna mellan batcharna. Det betyder nya detaljer, nya verktygsgeometrier och specifikationer, och om operatörerna ska ha en chans att hänga med måste de få tillgång till styr- och datasystem som går att anpassa i realtid.
Det är också sannolikt att färdiga standardverktyg inte alltid har vad som krävs för att leverera optimala resultat. Tillverkarna bör istället fundera på anpassade verktygslösningar för att hålla produktkvaliteten uppe – men hur ska de kunna göra den omställningen snabbt och med bibehållen lönsamhet?
Varför skräddarsytt?
Vi börjar med att titta på hur det går till att anpassa ett borr och varför det är så viktigt. Borrets spånkanalsgeometri, kärna, skäreggar och faser har ett mycket nära samband med slutresultatet i form av hålkvalitet, produktivitet och verktygsförslitning. Dessutom hänger det ihop med flera bearbetningsfaktorer som till exempel hur hög skärkraft och hur stort moment som borret klarar av.
För verktygsexperterna hos Sandvik Coromant är borrets utformning A och O. Detta blir extra tydligt i företagets optimerade sortiment av borr i solid hårdmetall, med designförbättringar bland annat i form av en avancerad optimering av spets- och spånkanalsgeometri, förstärkt kärna och hörnfaser, eggpreparering för att avlägsna mikrodefekter i skäreggen och en dubbel styrlist för att öka stabiliteten vid borrning.
Ett bra exempel är CoroDrill® 860 med -GM geometri. Detta borr är särskilt populärt inom den allmänna verkstadsindustrin och hos tillverkare med blandad produktion, eftersom det är utformat för alla applikationer där produktivitet och hålkvalitet står i fokus. CD860-GM används också inom flygindustrin, olja och gas, kärnkraft och förnybar energi.
Dess optimerade design har också visat vad den går för inom bilindustrin, där borret används bland annat till borrning av motorblock, höljen, flänsar och grenrör. I Korea använde en biltillverkare CoroDrill 860-GM för att borra genomgående hål i för anslutningsdelar till växellådor.
Med konkurrentens borr tillverkade man 200 komponenter, vilket innebar sammanlagt 1 600 hål, med en skärhastighet (Vc) på 80 m/minut (3 102 varv/minut) och en matning (Vf) på 381 mm/minut. Med CoroDrill 860-GM kunde man istället tillverka 2 300 komponenter (18 400 hål) med en skärhastighet på 100 m/minut (3 878 varv/minut) och en matning på 814 mm/minut.
Det betyder att verktygslängden ökade med hela 1 150 % och visar hur viktigt att det är att kombinera borrdesign och skärdata på ett sätt som ger optimala prestanda.
Det lilla extra
Men vad händer om en verkstad behöver få ut mer av sin verktygslösning och de tillgängliga standardverktygen inte klarar att leverera? De flesta operatörer har nog varit i ett läge där de tyckt att ett kortare borr eller en annan diameter skulle ha gett bättre resultat.
Och det är här anpassade verktyg kommer in i bilden. Tack vare modern teknik går det nämligen att skräddarsy befintliga standardverktyg eller utveckla ett alldeles nytt verktyg från scratch. I det här fallet betyder ”modern teknik” Sandvik Coromant TailorMade, ett online-verktyg där användarna kan skapa verktygsuppsättningar som är anpassade efter just de krav som tillverkningen av en specifik detalj ställer.
I korthet går det till så att användarna loggar in och matar in sina egna konfigurationer i programmet, vilket sedan kan leda vidare till anpassning av ett befintligt borr som till exempel CoroDrill 860-GM. Säg att de vill ha en diameter på 18 mm, 36 mm användbar längd och Weldon-skaft. Alla de här parametrarna går att lägga till så att användaren kan ange sina egna dimensioner och krav. Programmet kan också rekommendera parametrar som till exempel borrlängd.
TailorMade-verktyget är ett exempel på hur ingenjörer, tekniker och anläggningsansvariga allt oftare använder sig av nätbaserade verktyg för att få konkreta fördelar i den fysiska verkligheten. Anpassade verktyg är särskilt användbara vid bearbetning av komponenter med många hål och många applikationer – till exempel vid tillverkning av motorblock till bilar.
Det finns också tidsmässiga fördelar eftersom slutanvändaren slipper sitta och vänta på att få en offert. Dessutom är TailorMade tillgängligt dygnet runt. Ytterligare ett exempel på hur allt fler tillverkare övergår till att kommunicera med sina leverantörer över nätet. Enligt en undersökning som e-handelsföretaget Sana Commerce har gjort köper 19 % av tillverkarna minst 90 % av sina produkter online.
En fördel här är att det går snabbare att få sina varor. Det är extra viktigt när tillverkarna snabbt måste ställa om till specialbeställningar (BTO) eller styckevis tillverkning, utan att tappa i tid eller kvalitet.
Bara ett klick bort
Men de allra största fördelarna med anpassad verktygsutformning har att göra med bearbetning och prestanda.
Ta till exempel en tillverkare som ville öka produktiviteten i en av företagets produktionslinjer. Kunden hade dittills använt två verktyg för att tillverka en detalj, nämligen ett hål och en försänkning för en fingängad M10-bult. De tillverkade komponenterna hade 45 hål och i vissa fall upp till 90 hål.
Kundens standardlösning, ett stegborr där borr och försänkare kombinerades, visade sig inte vara optimalt. Det berodde på geometrin hos den detalj som skulle framställas och på att de båda befintliga verktygen inte kunde åstadkomma en tillräckligt stor försänkning.
Genom att istället använda Sandvik Coromant TailorMade kunde kunden gå in på nätet och utforma ett nytt verktyg. På bara några minuter genererade programmet en DXF-fil i 2D och dessutom en 3D-rendering, samt uppgifter om pris och leveranstid. Kunden kunde också se att det behövdes ett par mindre ändringar i verktygets geometri.
Det tog inte lång stund, så kom verktyget tillbaka med uppdaterade modeller och ritningar. Bara några veckor senare levererades lösningen till kunden och man kunde börja använda det nya verktyget i tillverkningsprocessen.
Kunden konstaterade att det var mycket imponerande att det gick så lätt att skapa en ny lösning och att få resultaten från TailorMade så snabbt. Man mätte också den cykeltid som man hade uppnått med TailorMade och jämförde den med den gamla. Det visade sig att kunden, bara genom att ge sig ut på nätet, hade minskat cykeltiden med 10 %.
Tillverkarna kan bygga vidare på de här fördelarna i andra online-verktyg som till exempel Sandvik Coromants CoroPlus® ToolGuide, där användarna kan räkna fram optimala skärdata för sina behov och matcha dem med rätt verktyg.
Dessutom täcker de här online-verktygen in produktgrupper inom alla områden av skärande bearbetning: svarvning, fräsning och håltillverkning – alla går att anpassa. För tillverkarna innebär det dubbla fördelar. För det första underlättar det en snabb omställning till styckevis tillverkning och specialtillverkade delar av en typ som man kanske aldrig har stött på tidigare. För det andra kan det hjälpa tillverkarna att gå från ord till handling när det gäller diversifiering och till exempel köra flera olika svårbearbetade material eller data i sina CNC-maskiner och dessutom växla snabbare mellan dem.
Med online-verktyg som Sandvik Coromants TailorMade blir det där med att ”skilja sig från mängden” inte längre bara tomma ord, utan ett sätt för tillverkarna att diversifiera sin verksamhet och hitta nya möjligheter.
Länk: Sandvik Coromant
