Η προοδευτική διαμόρφωση με μήτρα συγκεντρώνει διάφορα βασικά στάδια, όπως τη διάτρηση, την κάμψη και την επισήμανση, όλα μέσα σε ένα αυτοματοποιημένο σύστημα. Το υλικό μετακινείται συνεχώς μέσω διαφόρων σταθμών εντός αυτής της μοναδικής διάταξης μήτρας, ολοκληρώνοντας διαφορετικές εργασίες κατά τη διάρκεια κάθε κίνησης του τύπου. Δεν χρειάζεται πλέον οι εργαζόμενοι να μετακινούν τα κομμάτια από σταθμό σε σταθμό, γεγονός που σημαίνει ότι οι βιομηχανίες μπορούν να παράγουν πάνω από 1.200 εξαρτήματα την ώρα; Αυτό είναι πράγματι εντυπωσιακό! Με τη χρήση ακριβών οδηγών και σφιχτά κατασκευασμένων μητρών, οι κατασκευαστές διατηρούν την ακρίβεια σε περίπου ±0,003 ίντσες. Επιπλέον, αισθητήρες παρακολουθούν σε πραγματικό χρόνο όλη τη διαδικασία, εντοπίζοντας οποιαδήποτε πρόβλημα πριν επιδεινωθεί. Η μειωμένη χειροκίνητη χειριστικότητα βοηθά επίσης να αποφευχθούν οι ενοχλητικές παραμορφώσεις κατά την εργασία με ευαίσθητα υλικά, όπως φύλλα χαλκού ή αλουμινίου. Επιπλέον, η γρήγορη αντικατάσταση εξαρτημάτων μειώνει σχεδόν εντελώς τον χρόνο προετοιμασίας. Είναι λογικό γιατί τόσες πολλές εταιρείες στρέφονται προς την προοδευτική μηχανουργική διάταξη όταν χρειάζονται να παράγουν μεγάλες ποσότητες, συνήθως περίπου 150.000 μονάδες ή περισσότερο κάθε χρόνο.
Ένας κορυφαίος κατασκευαστής αυτοκινητοβιομηχανικών εξαρτημάτων μεταβίβασε την παραγωγή των βάσεων στήριξης κινητήρα από την παραδοσιακή μονοσταδιακή κατασκευή σε προοδευτικά μήτρες. Συγχωνεύοντας όσες προηγουμένως ήταν επτά ξεχωριστές εργασίες σε μία αδιάκοπη διαδικασία, άλλαξε εντελώς τον τρόπο παραγωγής αυτών των εξαρτημάτων. Οι χρόνοι κύκλου παραγωγής μειώθηκαν δραματικά, από περίπου 11,5 δευτερόλεπτα σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο ανά βάση, σύμφωνα με τα αρχεία της παραγωγικής γραμμής. Το εργοστάσιο παράγει τώρα περίπου 640.000 μονάδες ετησίως, χωρίς να θυσιάζεται η διαστασιακή συνέπεια σε όλη την παρτίδα. Μια έξυπνη αναδιαμόρφωση της τοποθέτησης του μεταλλικού υλικού εντός των προοδευτικών μητρών μείωσε τα απόβλητα υλικά κατά περίπου 18 τοις εκατό. Αυτές οι βελτιώσεις δεν ήταν απλώς εντυπωσιακές στο χαρτί. Στα τρέχοντα επίπεδα παραγωγής, η εταιρεία εξοικονομεί περίπου 2,3 εκατομμύρια δολάρια ετησίως σε πολλαπλά κέντρα κόστους, συμπεριλαμβανομένων των μισθών, των λογαριασμών ηλεκτρικού ρεύματος και των δαπανών απόρριψης αποβλήτων.
Το στάδιο εργαλείου για την εκτύπωση λειτουργεί καλύτερα όταν οι κατασκευαστές χρειάζονται ευελαστικότητα, επιθυμούν γρήγορη επανάληψη ή έχουν περιορισμένο προϋπολογισμό για αρχικά κόστη. Η διαδικασία επιτρέπει σε κάθε κίνηση του πρεσαρίσματος να εκτελείται μόνο μία λειτουργία κάθε φορά, γεγονός που σημαίνει ότι οι μηχανικοί μπορούν να προσαρμόσουν συγκεκριμένα τμήματα του εργαλείου χωρίς να αποσυναρμολογούν ολόκληρα συστήματα. Αυτό είναι λογικό κατά τις φάσεις ανάπτυξης πρωτοτύπων ή κατά τη βελτίωση σχεδίων με βάση τα σχόλια. Οι χρόνοι εγκατάστασης μειώνονται δραματικά σε σύγκριση με τα παραδοσιακά προοδευτικά καλούπια, μερικές φορές μειώνοντας τους κατά περίπου 70% για περίπλοκα σχήματα μεγέθους πάνω από 150 mm. Το κόστος των εργαλείων κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 3.000 και 25.000 δολαρίων ΗΠΑ, κάτι που είναι πολύ φθηνότερο από το κόστος που δαπανούν οι επιχειρήσεις για προοδευτικές εναλλακτικές λύσεις. Για μικρότερες παραγωγικές σειρές κάτω των περίπου 150.000 μονάδων ετησίως, αυτή η προσέγγιση αποδίδει οικονομικά πιο γρήγορα, ενώ ταυτόχρονα εξασφαλίζει τις συνήθεις απαιτήσεις ποιότητας. Πολλά εργαστήρια στρέφονται προς την τεχνική του σταδιακού εργαλείου καθώς μεταβαίνουν από πρωτότυπα σε πλήρη παραγωγή ή όταν αντιμετωπίζουν ειδικές παραγγελίες που δεν πραγματοποιούνται συχνά. Είναι επίσης ιδανική για την κατασκευή ασύμμετρων εξαρτημάτων που δεν λειτουργούν καλά με τα συστήματα ευθύγραμμης τροφοδοσίας που χρησιμοποιούνται στην προοδευτική εκτύπωση. Αν και κάθε εξάρτημα παράγεται πιο αργά σε σύγκριση με άλλες μεθόδους, οι περισσότεροι κατασκευαστές θεωρούν ότι η ανταλλαγή αξίζει τον κόπο, λόγω της πολύ μεγαλύτερης ευκολίας προσαρμογής των λειτουργιών και του περιορισμού των αρχικών δαπανών για τις ανάγκες μεσαίας παραγωγής.
Η τιμή των εργαλείων προοδευτικής διαμόρφωσης κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 25.000 και 120.000 δολαρίων ΗΠΑ, καθώς αυτά τα εργαλεία διαθέτουν περίπλοκες πολυσταθμικές διατάξεις. Αντιθέτως, τα εργαλεία σταδιακής διαμόρφωσης κοστίζουν κατά μέσο όρο περίπου 3.000 έως 25.000 δολάρια ΗΠΑ, καθώς κατασκευάζονται με απλούστερα, ενσωματώσιμα εξαρτήματα. Υπάρχει ένα «βέλτιστο σημείο» στην παραγωγή περίπου 150.000 μονάδων ετησίως, όπου τα συστήματα προοδευτικής διαμόρφωσης αρχίζουν να είναι οικονομικά συμφέροντα, παρά το γεγονός ότι φαίνονται αρχικά πιο ακριβά. Όταν η παραγωγή υπερβεί αυτό το όριο, οι κατασκευαστές επιτυγχάνουν εξοικονόμηση πάνω από 30% ανά εξάρτημα, λόγω ταχύτερων κύκλων λειτουργίας, μικρότερου αριθμού απαιτούμενων εργαζομένων και μειωμένων αποβλήτων υλικού. Για παραγωγή κάτω των 150.000 τεμαχίων ετησίως, ωστόσο, τα εργαλεία σταδιακής διαμόρφωσης παραμένουν η πιο λογική επιλογή στην πλειονότητα των περιπτώσεων, καθώς δεν απαιτούν τόσο μεγάλη αρχική επένδυση και μπορούν να προσαρμοστούν ευκολότερα καθώς αλλάζουν οι ανάγκες.
Οι κατασκευαστές θα πρέπει να μοντελοποιήσουν τρεις βασικές μεταβλητές: την προβλεπόμενη ετήσια ζήτηση, τα χρονοδιαγράμματα απόσβεσης των καλουπιών και τα λειτουργικά έξοδα—συμπεριλαμβανομένων των απωλειών υλικού, του χρόνου εργασίας ανά εργασία και της συντήρησης. Για παράδειγμα:
Η ακρίβεια της πρόβλεψης είναι απαραίτητη: η υποεκτίμηση της ζήτησης ενέχει κίνδυνο πρόωρης αντικατάστασης των καλουπιών, ενώ το κόστος επαναπροσαρμογής συχνά υπερβαίνει τα 80.000 δολάρια ΗΠΑ.
Η προοδευτική διαμόρφωση με μήτρα προσφέρει πραγματικά υψηλή ακρίβεια κατά την κατασκευή μικρών, συμμετρικών εξαρτημάτων που απαιτούν στενά επιτρεπόμενα όρια ανοχής, περίπου ±0,003 ίντσες. Αυτό το επίπεδο ακρίβειας έχει μεγάλη σημασία για εξαρτήματα όπως ηλεκτρονικοί συνδετήρες, περιβλήματα ιατρικών συσκευών και διάφορα ακριβή συνδετικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική παραγωγή. Η λειτουργία της με βήματα, με μία μόνο διέλευση του υλικού από τη μηχανή, μειώνει τα λάθη που οφείλονται στη χειροκίνητη χειρίσιμη επεξεργασία και διασφαλίζει τη συνέπεια ακόμα και μετά την παραγωγή χιλιάδων εξαρτημάτων. Οι βιομηχανίες αναφέρουν μείωση του ποσοστού απορριμμάτων κατά περίπου 30% κατά τη μετάβαση από χειροκίνητες μεθόδους ή μονοσταδιακές διαδικασίες σε αυτήν την προσέγγιση. Για επιχειρήσεις που παράγουν μεγάλες ποσότητες ταυτόσημων εξαρτημάτων μικρότερων των 150 χιλιοστών, η διατήρηση αυτών των ακριβών διαστάσεων αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την καλή λειτουργία των τελικών συναρμολογημένων μονάδων στις επόμενες φάσεις της παραγωγικής γραμμής.
Όταν ασχολούμαστε με εξαρτήματα μεγαλύτερα των 150 mm ή με ασυνήθιστα σχήματα, ασύμμετρα σχέδια ή μεταβαλλόμενες προδιαγραφές κατά τη διάρκεια της παραγωγής, η εργαλειομηχανή σταδίων (stage tooling) λειτουργεί γενικά καλύτερα από άλλες μεθόδους. Τα προβλήματα με τις προοδευτικές μήτρες (progressive dies) καθίστανται εμφανή κατά την επεξεργασία αυτών των τύπων εξαρτημάτων, διότι το υλικό δεν ρέει ομοιόμορφα σε όλη την επιφάνεια της μήτρας, με αποτέλεσμα να προκύπτουν δυνητικά προβλήματα στρέψης, τα οποία είναι ιδιαίτερα εμφανή σε μεγαλύτερα εξαρτήματα. Η εργαλειομηχανή σταδίων διαθέτει ξεχωριστούς σταθμούς εργασίας που μπορούν να ρυθμιστούν ανεξάρτητα, γεγονός που σημαίνει ότι οι κατασκευαστές μπορούν να αλλάζουν γρήγορα μεταξύ διαφορετικών διαμορφώσεων εξαρτημάτων, ακόμη και για μικρές παρτίδες μεγέθους κάτω των 50.000 τεμαχίων. Αυτή η ευελιξία επιτρέπει επίσης την επεξεργασία μετάλλων μεγαλύτερου πάχους και περίπλοκων λειτουργιών κάμψης, οι οποίες θα υπερφόρτωναν απλώς τις τυπικές προοδευτικές μήτρες. Για την κατασκευή προσαρμοστικών βραχιόνων, τα πρώιμα πρωτότυπα περιβλημάτων και οποιοδήποτε έργο όπου οι σχεδιαστές χρειάζονται να δοκιμάσουν πολλές εκδοχές πριν από την τελική επικύρωση, η εργαλειομηχανή σταδίων παραμένει η προτιμώμενη λύση, παρά το γεγονός ότι είναι λιγότερο αποτελεσματική για μαζικές παραγωγικές διαδικασίες.
Η προοδευτική διαμόρφωση με μήτρα είναι μια διαδικασία κατασκευής που συνδυάζει πολλαπλές λειτουργίες, όπως τη διάτρηση, την κάμψη και την ανακοίνωση (coining), σε ένα ενιαίο αυτοματοποιημένο σύστημα, επιτρέποντας συνεχή, υψηλής ταχύτητας παραγωγή.
Αυτή η μέθοδος διασφαλίζει υψηλή ακρίβεια, μειώνει τα λάθη χειρισμού, ελαχιστοποιεί την παραμόρφωση του υλικού και επιτρέπει γρήγορες αλλαγές στην παραγωγή, καθιστώντας την ιδανική για την παραγωγή μεγάλης κλίμακας.
Η διαμόρφωση με σταδιακή μήτρα είναι προτιμότερη σε περιπτώσεις που απαιτείται ευελιξία στο σχεδιασμό, γρήγορη πρωτοτυποποίηση ή όταν η παραγωγή πραγματοποιείται σε χαμηλούς έως μεσαίους όγκους, δηλαδή λιγότερο από 150.000 μονάδες ετησίως.
Οι βασικοί παράγοντες περιλαμβάνουν τον ετήσιο όγκο παραγωγής, το κόστος των μητρών, τις δυνητικές εξοικονομήσεις στη λειτουργική απόδοση, τα απόβλητα υλικού και το συνολικό κόστος κατοχής με την πάροδο του χρόνου.
Η εμβολοπλαστική διαμόρφωση με προοδευτικό καλούπι είναι η καλύτερη επιλογή για μικρά, συμμετρικά εξαρτήματα με αυστηρές ανοχές, ενώ η διαμόρφωση με σταδιακό εργαλείο είναι καταλληλότερη για μεγαλύτερα, ασύμμετρα ή περίπλοκα γεωμετρικά σχήματα.
EN
