Industrie 4.0 in productie:de groeiende kracht van automatisering

In 1784 begon de eerste industriële revolutie met machines die werden aangedreven door water en stoom. De tweede revolutie kwam in 1870 met de massaproductie van staal en elektriciteit; de wereld was in deze periode ook getuige van de uitvinding van vliegtuigen. In 1960 introduceerde de derde industriële revolutie geavanceerde elektronica, computers en automatisering. Deze revolutie was vooral gericht op de digitale revolutie in het industriële proces. Tegenwoordig leven we in een cyberfysisch systeem dat gericht is op het synchroniseren van de echte wereld met de virtuele wereld. Dit wordt de vierde revolutie of Industrie 4.0 genoemd, een term die officieel in 2015 is bedacht door de heer Klaus Schwab, de uitvoerend voorzitter van het World Economic Forum.

Industrie 4.0 is de nieuwe industriële revolutie om slimme fabrieken te creëren die worden aangedreven door het netwerken van machines en processen met intelligente platforms. Er zijn verschillende elementen van de Industrie 4.0-productierevolutie, zoals data-analyse, Internet of Things (IoT), geavanceerde robotica, augmented reality, additieve productie, virtuele fabriekssoftware en digitale traceerbaarheid.

Dit artikel gaat dieper in op Industrie 4.0-productie, inclusief de processen en technologieën die uitblinken en wat nog moet worden verbeterd.

Belangrijke technologische elementen van Industrie 4.0-productie

Hieronder beschrijven we enkele van de belangrijkste technologische elementen die deel uitmaken van de Industrie 4.0-productieprocessen van vandaag en bekijken we hun voordelen en beperkingen.

Aditieve productie

Additive manufacturing (AM), ook wel 3D-printen genoemd, maakt, in tegenstelling tot conventionele subtractieve technieken, gebruik van een 3D CAD-model om onderdelen laag voor laag te vervaardigen door toevoeging van materialen. Tegenwoordig voldoet AM-technologie aan de geavanceerde ontwerpbehoeften van veel industrieën, zoals de auto-, productie-, luchtvaart- en medische sector.

In de afgelopen twintig jaar is de AM-technologie in verschillende fasen geëvolueerd. Stereolithografie was de eerste gepatenteerde rapid prototyping-techniek die in 1986 onder AM werd ontwikkeld. Daarna heeft het de volgende successen ondergaan:

• 3DP (driedimensionaal printen) – 1993
• Fused depositiemodellering – 1992
• Selectief lasersinteren – 1989
• Vervaardiging van gelamineerde objecten – 1988
• Met laser ontworpen netvorming – 2000

Voordelen

In tegenstelling tot traditionele subtractieve processen, kan AM-technologie u helpen om in korte tijd een functioneel prototype te ontwerpen. Het materiaalafval wordt aanzienlijk verminderd, omdat de technologie gebruik maakt van de benodigde grondstof voor het onderdeel en een optie biedt om het resterende materiaal te hergebruiken. Omdat het onderdeel met één proces wordt vervaardigd en er weinig setup nodig is, bespaart u tijd en geld op verschillende fabricage- en montagestappen.

Beperkingen

Additive manufacturing bevindt zich nog in de bètafase. Er zijn functionele beperkingen, zoals lage snelheden, die het niet geschikt maken voor massaproductie. Prototypes die met additieve fabricage zijn gemaakt, hebben vaak ook nabewerkingen nodig. Bovendien, aangezien additieve fabricage gebruik maakt van vloeibare poeders en metaalpolymeren, hebben de materialen onvoldoende sterkte om grote onderdelen te vervaardigen.

Virtuele fabrieken

De slimme fabrieken van tegenwoordig maken gebruik van cyber-fysieke systemen en maken in hoge mate gebruik van de kracht van informatietechnologie. In slimme fabrieken zorgt het systeem ervoor dat machines en andere productiemiddelen kunnen communiceren, samenwerken en als een team kunnen werken met weinig of geen menselijke tussenkomst. Het installeren van deze productiesystemen is echter duur en kan riskant zijn om te testen. In dit opzicht biedt het virtuele fabrieksraamwerk de nodige ondersteuning bij het nemen van beslissingen.

Voordelen

Het virtuele fabrieksraamwerk (VF) is een geavanceerde 3D-simulatiesoftwareomgeving om de prestaties van uw slimme fabriek te beoordelen onder variabele vraag en dynamische fabrieksomstandigheden. U kunt het voor een enkel apparaat gebruiken of voor de hele fabriek. VF-technologie is zeer nuttig om de procesvariabiliteit van een nieuw productiesysteem te voorspellen bij gebrek aan historische gegevens.

Beperkingen

Om ervoor te zorgen dat het simulatieprogramma betrouwbare resultaten oplevert, moet het een nauwkeurige samenvatting krijgen van de specifieke omstandigheden van uw instelling. Dit zijn arbeidsintensieve aanpassingen en vereisen materiedeskundigen. Omdat de simulatie wordt uitgevoerd op basis van continue realtime gegevensinvoer, kan elke parameterwijziging in het productiesysteem, machines of robots de nauwkeurigheid van het resultaat beïnvloeden.

Industriële robots

Met behulp van technologieën zoals kunstmatige intelligentie en big data-analyse, vertrouwen Industrie 4.0-productieprocessen op industriële robots om de productiesnelheid te verhogen en de proceskosten te verlagen.

Voordelen

In tegenstelling tot hun traditionele voorouders, zijn robots in de industrie 4.0-productierevolutie ontworpen om zelfbewustzijn, zelfonderhoud en zelfvoorspelbaarheid te hebben. Met geavanceerde sensorische systemen werken deze robots van de nieuwe generatie samen met andere robots en menselijke werknemers om de productiekwaliteit te verbeteren. Ze gebruiken geavanceerde sensortechnologieën om hun waarneming te versterken voor verschillende handmatige taken, zoals automatische onderdeeldetectie, correcte materiaalopname en veilige behandeling van het item.

Beperkingen

Het onboarden van zeer gevoelige en energievriendelijke robots is een uitdaging. Bovendien zijn robots in de industriële 4.0-fase nog niet volwassen ontwikkeld om ervaren arbeiders te vervangen voor complexe taken in de assemblagelijnen en distributiecentra.

Industrie 4.0 en metaalverwerkingsfaciliteiten

De metaalverwerkende industrie kan enorm profiteren van de industrie 4.0-revolutie in termen van lagere bedrijfskosten, weinig materiaalverspilling, snelle levering en een lage kans op revisies. Fabrikanten kunnen profiteren van elke fase van het productieproces.

Slimme CNC-machines kunnen voorspellende modellen bouwen met behulp van historische gegevens om te waken tegen potentiële storingspunten. Het gecombineerde effect van IoT-sensoren en slimme meters kan grote machines helpen de energiestroom tijdens inactieve uren effectief te beheren. De realtime procesfeedback van machines zou een ideale keuze zijn voor operators om mogelijke fouten tijdens de alfafase te elimineren.

Automatisering kan de productiesnelheid verhogen en menselijke fouten verminderen, maar bepaalde elementen zouden nog steeds buiten hun bereik blijven. Eén zo'n element is de aanschaf van het juiste materiaal voor het project. Een geautomatiseerde slimme CNC-machine heeft geen zin als het werkstuk van slechte kwaliteit is.

Koop materialen voor Industrie 4.0-productie bij een betrouwbare metaalleverancier

Industrial Metal Service is een one-stop-shop voor metaal inkoop, recycling en zagen. Al meer dan twee decennia voorzien we de San Francisco Bay Area en het hele land van onze betrouwbare metaaldiensten. Onze brede voorraad metalen omvat aluminium, staal, koper en titanium, evenals speciale metalen zoals Inconel en Monel.