L'évolution rapide de la technologie moderne de découpe laser

Dec 30, 2023

Les machines de découpe laser d'aujourd'hui ont des tâches automatisées que même les systèmes les plus avancés d'il y a quelques années ne pouvaient pas faire. Le rythme des changements technologiques dans le domaine de la découpe laser se mesure désormais en mois et non en années.

La vitesse à laquelle fonctionnent les machines de découpe laser à fibre est difficile à ignorer. Ils rendent les machines de découpe laser CO2 d'il y a seulement 10 ans extrêmement lentes.

Mais la vitesse n'est pas la seule raison pour laquelle les fabricants de métaux investissent régulièrement dans de nouvelles capacités de découpe laser. Les machines d'aujourd'hui ont des tâches automatisées que même les systèmes les plus haut de gamme d'il y a quelques années comptaient sur l'intervention de l'opérateur pour accomplir.

Au fur et à mesure que les fabricants de métaux apprennent à faire plus avec moins, non par choix, mais en raison du marché du travail restreint, ils s'appuient sur la technologie pour que la production continue de fonctionner efficacement dans l'atelier. Cette même réflexion s'applique à la découpe au laser. Considérez ce que la technologie de pointe de la découpe laser fait pour le fabricant de métal moderne.

De janvier 2020 à août 2021, les prix de l'acier ont augmenté de 219 %. Aussi peu fréquents qu'ils soient, ils présentent toujours un risque pour tout magasin d'emplois qui n'est pas en pleine forme financière.

C'est là que de puissants algorithmes d'imbrication, présents dans les logiciels de programmation de machines de découpe laser modernes, peuvent faire la différence. Un fabricant de métaux peut passer de simples imbrications statiques qui correspondent au flux de travail dans l'atelier à une imbrication plus dynamique dans laquelle différentes tâches peuvent être incluses dans la même imbrication afin de maximiser l'utilisation des matériaux et de réduire les rebuts.

Ce type de puissance de programmation se traduit par des nids avec une coupe de ligne commune plus intelligente. Par exemple, le laser fait une coupe qui finit par être un bord commun pour deux pièces distinctes. La puissance de calcul peut prendre cet arrangement d'imbrication et l'étendre pour inclure quatre parties qui pourraient partager des lignes de coupe dans une grille deux par deux ou même une collection de différentes parties qui partagent un bord commun résultant d'une coupe.

Les algorithmes d'imbrication d'aujourd'hui sont tout simplement plus robustes que ceux d'il y a cinq ans. La puissance de calcul dont disposent les machines d'aujourd'hui les rend beaucoup plus efficaces pour déterminer non seulement les meilleures façons de placer autant de pièces que possible sur une feuille sans gaspiller trop de matière, mais aussi pour calculer la manière la plus efficace d'effectuer les coupes pour maximiser le temps de production et minimiser l'usure des consommables.

Si un opérateur laser existe depuis au moins 10 ans ou plus, il se souvient de ce qui était nécessaire pour assurer une coupe correcte. Ils devaient s'impliquer davantage dans le processus de coupe, maîtriser de nombreux facteurs tels que l'inspection manuelle, le changement, le centrage de la buse et le calibrage de la position de mise au point pour s'assurer qu'elle était correcte pour chaque configuration de matériau. Inutile de dire que préparer le laser pour la découpe n'était pas aussi simple que d'appuyer sur un bouton.

Aujourd'hui, un opérateur doit être engagé, mais une grande partie de l'intervention manuelle qui était nécessaire avec les générations précédentes de technologie de découpe laser n'est pas vraiment nécessaire. L'idée derrière les machines d'aujourd'hui est qu'un atelier de fabrication a besoin d'un opérateur pour se familiariser et se familiariser avec l'équipement en peu de temps. L'une des raisons pour lesquelles une entreprise peut investir dans une nouvelle technologie de découpe au laser est de bénéficier d'une efficacité de coupe améliorée, et cela ne peut pas se produire si la machine ne produit pas de pièces parce que personne ne sait comment la faire fonctionner.

C'est pourquoi les commandes actuelles sont conçues pour ressembler à quelque chose que l'on trouve sur les tablettes informatiques. Les icônes sont répandues et les opérateurs peuvent balayer l'écran pour activer les commandes. Les contrôles sont adaptés à ceux qui n'ont probablement jamais travaillé dans l'industrie auparavant.

L'intelligence artificielle intégrée aux commandes de la machine permet aux machines de découpe laser de fournir des pièces qui répondent systématiquement aux spécifications de qualité.

Compte tenu de ce qui s'est passé pendant la pandémie, cette simplification de l'interface de contrôle tombe à point nommé. Par exemple, lorsque les restaurants et les hôtels ont fermé en 2020 parce que tout le monde est resté à la maison et a suspendu ses projets de voyage, bon nombre de ces travailleurs déplacés ont trouvé un emploi dans le secteur manufacturier. Ils auraient peut-être eu besoin d'une courbe d'apprentissage beaucoup plus longue pour se familiariser avec les machines plus anciennes, mais avec l'interface de contrôle conviviale d'aujourd'hui et les fonctionnalités d'automatisation, la courbe d'apprentissage a été incroyablement compressée.

Considérez ce qui était nécessaire il y a seulement 10 ans si un opérateur laser remarquait des bavures excessives au bas des pièces découpées au laser. Un opérateur aurait dû manipuler la mise au point ou peut-être ajuster la vitesse de coupe pour ralentir un peu la coupe. Désormais, la machine peut utiliser l'intelligence artificielle (IA) pour ajuster les paramètres de coupe à la volée et éviter de créer des bavures. Il le fait automatiquement. La machine possède l'expérience, de sorte que l'opérateur n'a pas besoin de centaines d'heures d'expérience de la machine pour être efficace.

Vous voulez un autre exemple ? Parlons de la vérification des buses, qui était également un processus manuel. Si de mauvais bords découpés au laser étaient apparents pour l'opérateur, il devrait arrêter la production pour voir si la buse était endommagée. Désormais, l'équipement dispose d'une caméra qui cartographie la face de la buse et regarde l'orifice, évaluant la qualité et la durée de vie. L'opérateur voit alors une représentation visuelle de cette buse. S'il est vert, la machine prend en compte d'autres paramètres de coupe et effectue les ajustements nécessaires. S'il est jaune ou orange, des dommages sont présents et une nouvelle buse peut être nécessaire. S'il est rouge, la machine n'utilisera pas la buse car elle sait que la buse serait responsable de mauvais résultats de coupe. Dans de nombreux cas, l'opérateur de la machine de découpe laser peut même ne pas savoir que cet examen des buses est en cours.

Pour un autre bon exemple, regardez jusqu'où les ajustements de distance focale sont venus. Dans le passé, la distance focale était réglée sur le type d'objectif de mise au point utilisé, généralement trouvé dans une cartouche. Lors de la coupe de 20 ga. matériel, un 5-in. L'objectif était couramment utilisé car il produisait des coupes de meilleure qualité et des vitesses de coupe rapides. Un 7,5 pouces. l'objectif était agréable car il pouvait couper 20 ga. puis coupez 1 po, mais cela ne couperait pas 20 ga. aussi vite que possible avec un 5 pouces. lentille. Il y avait aussi un 10 pouces. lentille, et c'était pour le traitement de l'azote épais.

Même lorsque la découpe au laser à fibre a fait ses débuts, c'était la même idée. Les magasins peuvent avoir un 4, 5 ou 8 pouces. lentille, tout dépend du type de matériau et du gaz d'assistance utilisé.

Dans tous ces différents scénarios d'objectif, l'opérateur devait changer l'objectif. Ce n'était jamais vraiment une tâche difficile, mais cela introduisait un risque d'erreur humaine et de réduction de la productivité. Quiconque était impliqué dans le changement de lentilles dirait que cela ne prend pas si longtemps, et c'est vrai dans la plupart des cas. En un peu moins d'une minute, un opérateur de machine de découpe laser pouvait déconnecter la cartouche avec la lentille, la remettre dans une zone de stockage à proximité, insérer la nouvelle cartouche et commencer la découpe. Mais dans le cadre de cette procédure de changement d'objectif, les meilleures pratiques préconisaient de nettoyer l'objectif avant qu'il ne soit placé dans la machine. Cela pourrait prolonger le changement à environ cinq minutes avec un opérateur efficace. Prenez ces mêmes cinq minutes et considérez le temps d'arrêt pour chaque changement de lentille au cours de chaque quart de travail sur un an. C'est beaucoup de temps de coupe perdu.

Désormais, les têtes de coupe peuvent régler la distance focale sans changer d'objectif. Les mêmes têtes de coupe peuvent avoir un réglage de 3,75 pouces à 10 pouces. Un opérateur de machine sélectionne le type et l'épaisseur du matériau dans le panneau de commande, et la longueur de mise au point réelle change automatiquement.

En fait, les machines de découpe d'aujourd'hui peuvent composer une distance focale adaptée à la tâche exacte. Au lieu d'être enfermé dans un 5 ou 7,5 pouces. lentille, une machine de découpe laser moderne peut s'ajuster à une longueur de 0,05 po. incréments. La flexibilité est câblée dans la machine pour la meilleure qualité, les meilleures performances ou la meilleure combinaison de qualité et de performances.

Alors que les opérateurs étaient auparavant le contrôle qualité de facto des performances de la machine de découpe laser, ils n'ont plus à supporter ce fardeau lorsqu'ils travaillent avec une nouvelle machine de découpe laser. L'IA a été introduite pour aider à conserver des pièces de qualité qui sortent de la machine, même lorsqu'un opérateur inexpérimenté est aux commandes.

La tête de coupe est équipée d'une caméra et d'un microphone à côté. Maintenant, tout comme un opérateur expérimenté qui peut tourner le dos à une machine et savoir que les réglages du processus sont corrects rien qu'en l'entendant, la machine peut faire la même chose. Il écoute et surveille le processus de coupe en temps réel, et il sait à quoi ressemble une bonne coupe. Par exemple, lorsque la coupe est bonne, la machine accélère jusqu'à ce qu'elle détermine que la vitesse optimale est atteinte tout en conservant une qualité de bord optimale, ce qui augmente encore la productivité.

Les bras de tri automatisé des pièces sont désormais équipés d'outils situés dans la tête d'une rotative. Il n'est plus nécessaire que le bras se rende à un poste d'outillage pour un changement.

Ce type d'IA est très sophistiqué, à tel point qu'il peut faire la différence entre perdre la coupe et juste une mauvaise coupe. Supposons que la tête de coupe détecte une bavure dans une pièce. La tête de coupe termine la fonction, mais après que la tête se lève, la machine prend des photos de la buse pour déterminer si la buse est le coupable de la mauvaise coupe. Si la buse est en cause, la machine l'éteint et revient à la dernière coupe. Si la buse n'est pas le coupable, la machine effectue des ajustements aux conditions de coupe. Si la machine ne parvient pas à corriger le problème après cinq tentatives, une alarme d'arrêt est déclenchée et une notification push est envoyée à un opérateur ou à un superviseur. C'est un inconvénient pour la personne qui doit entrer dans l'atelier pour faire des ajustements au travail, mais c'est mieux que de trouver des pièces soudées après un week-end complet de fonctionnement sans lumière.

L'IA fournit une assistance qui n'était tout simplement pas disponible pour les opérateurs il y a 10 ans. Les machines d'aujourd'hui suivent plus de 250 conditions de coupe impliquant toutes sortes de matériaux et d'épaisseurs. L'expérience d'une vie de machine est maintenant intégrée dans le logiciel d'exploitation de la machine.

Tout comme les vitesses de découpe laser ont augmenté au fil des ans, il en va de même pour l'automatisation qui charge et décharge ces machines. Une machine de découpe laser moderne avec des vitesses de coupe époustouflantes ne fait pas beaucoup de bien à un atelier s'il attend que le matériel soit livré. L'automatisation doit être aussi rapide ou plus rapide que le laser.

Avec l'automatisation moderne d'aujourd'hui, une feuille peut être prélevée sur une palette, séparée si les feuilles collent ensemble, son épaisseur est mesurée, puis livrée à la table de travail et transportée dans le laser pour commencer le processus de découpe en moins de 50 secondes. Dans la grande majorité des cas, le laser n'aura pas fini de découper une feuille entière en moins d'une minute. Dans ce cas, l'automatisation garantira que le laser ne mourra jamais de faim.

Bien sûr, les progrès technologiques ne s'arrêtent pas simplement à la livraison des tôles et au retrait des pièces/squelettes. Les fabricants d'équipements de fabrication ont également consacré beaucoup de temps et d'efforts au tri des pièces, et les améliorations dans ce domaine sont très perceptibles d'une année à l'autre.

Considérez que des outils équipés de ventouses et d'aimants ont été utilisés pour trier des pièces à partir de tôles découpées au laser, mais dans certains cas, l'outillage des bras de tri des pièces a dû changer en raison de la taille ou du poids des pièces déplacées. Aujourd'hui, les bras n'ont plus besoin d'arrêter le tri des pièces pour se déplacer vers un poste d'outillage et prendre le bon outil pour le travail ; maintenant, ces changements d'outils se produisent alors que la machine est en fait en déplacement rapide car tous les outils sont déjà dans la tête d'une rotative. Il n'y a plus de temps de changement d'outil.

Le logiciel utilisé pour exécuter le tri des pièces s'est également amélioré. Ce logiciel intelligent est capable d'appliquer des cotes de complexité aux pièces pour s'assurer que toutes les pièces d'un squelette peuvent être retirées sans compromettre le retrait ultérieur de pièces. Par exemple, le logiciel reconnaît une pièce avec beaucoup de reliefs de pliage, ce qui pourrait affecter sa sortie du squelette. Si le trieur de pièces a ramassé cette pièce en premier, le squelette pourrait également venir avec la pièce, secouant d'autres pièces et risquer de les faire tomber sous le squelette où elles ne pourraient pas être retirées automatiquement. Dans ce cas, le logiciel identifie la pièce difficile à retirer et la récupère en dernier. Un opérateur de machine n'a pas à être le juge de la commande de pièces à ramasser.

Le logiciel est également utile pour placer les pièces dans une certaine orientation. Dans certains cas, le service des presses plieuses a besoin que les pièces soient organisées de manière à ce que le grain soit dans le même sens. L'automatisation du tri des pièces rend cela possible, aidant l'opération de pliage en aval à suivre le rythme de la machine de découpe laser.

En matière de découpe laser à la pointe de la technologie, la plus récente est la meilleure. La technologie ne cesse de progresser pour rendre les machines plus conviviales et plus efficaces.

La vitesse de production de ces appareils donne vraiment le ton à l'ensemble de l'opération de fabrication du métal. C'est pourquoi la mise à niveau de la technologie de découpe au laser ne peut pas être considérée strictement du point de vue de la découpe. Les presses plieuses doivent suivre le rythme. Les soudeurs, les employés les plus difficiles à trouver, doivent être productifs et disposer de kits complets de pièces de qualité, afin qu'ils puissent souder, sans chercher de pièces ou essayer de faire entrer des pièces dans un appareil.

Pour que la technologie de découpe laser de pointe ait le plus d'impact sur une organisation de fabrication, elle doit fonctionner en conjonction avec d'autres équipements de fabrication modernes. La réalité est que ce n'est pas une décision ponctuelle. La technologie de découpe au laser et l'automatisation associée continuent de s'améliorer chaque année, ce qui crée un besoin de jeter un regard critique sur la capacité de fabrication d'une entreprise beaucoup plus régulièrement.