W zastosowaniach przemysłowych rola tradycyjnych metod cięcia została zmarginalizowana. Noże, nożyce gilotynowe, wyrzynarki czy piły to narzędzia umożliwiające dość powolną, a przez to mało wydajną pracę. Choć w większości przypadków zapewniają wysoką precyzję cięcia, to nierzadko wymagają dodatkowej obróbki i dużej siły operatora. Dlatego też metody te pełnią co najwyżej funkcję wspomagającą.

Powiązane firmy

Plazma i struga wodna

W procesach cięcia na dużą skalę wciąż popularnymi technologiami są cięcie plazmą i strugą wodną. Pierwsza metoda polega na miejscowym stapianiu i wydmuchiwaniu metalu ze szczeliny cięcia przy użyciu plazmowego łuku elektrycznego – wraz ze wzrostem natężenia prądu można zwiększać prędkość cięcia i grubość przecinanego detalu, choć może to wpłynąć na jakość. Technikę tę można wykorzystywać do wszystkich metali, nawet o dużej grubości, i zasadniczo zapewnia ona dobrą jakość powierzchni cięcia. W procesie tym emitowane są jednak duże ilości gazów i dymów, poza tym występuje spory hałas i silne promieniowanie świetlne.

Alternatywną i prężnie rozwijającą się metodą, którą można stosować do niemal wszystkich rodzajów materiałów, jest cięcie wysokociśnieniowym strumieniem wodnym. Zaletami tej techniki są bardzo wysoka jakość cięcia, duża precyzja oraz brak odkształceń i nagrzewania się rozkrawanego materiału. Ma ona też niestety wady – to np. stosunkowo mała prędkość cięcia, spory hałas oraz konieczność stosowania specjalnie uzdatnionej wody i dodatkowego ścierniwa przy cięciu twardych materiałów.

Laser przyszłością cięcia?

W ostatnich latach w branży maszyn do cięcia stali na znaczeniu zyskuje obróbka laserowa.

– Obecnie swój czas świetności mają wycinarki w technologii światłowodowej, ale przy jakościowej obróbce stali nierdzewnej maszyny w technologii CO₂ w dalszym ciągu są niezastąpione – mówi Janusz Graczyk, product manager w firmie Polteknik, która jest dystrybutorem na polskim rynku maszyn laserowych koncernu Mitsubishi Electric.

Podobnego zdania jest Radosław Chojnacki, dyrektor Działu Produktów Laserowych w Yamazaki Mazak, według którego klienci zainteresowani są dziś maszynami opartymi na źródłach na ciele stałym (światłowodowych). Jednocześnie wciąż widać zainteresowanie technologią CO₂, a także alternatywnymi rozwiązaniami. – Firma Yamazaki Mazak posiada w swojej ofercie maszyny pracujące we wszystkich dostępnych technologiach cięcia, tj. CO₂, fiber i DDL (direct diode laser) – mówi Radosław Chojnacki i dodaje, że w 2019 r. przeważały na rynku dostawy maszyn o mocach do 6 kW, choć stale też rośnie popyt na urządzenia o mocy 8 kW i większej. – Jesteśmy przekonani, że 2020 będzie rokiem maszyn o większych mocach, które będą dodatkowo w większym stopniu zautomatyzowane.

Rozpowszechnienie technologii fiber laser spowodowało w niektórych firmach zwiększenie rezerw produkcyjnych. Poza koncentracją na swojej produkcji próbują one pozyskać także dodatkowe usługi z zewnątrz na cięcie laserem. – Jeśli odbywa się to z sukcesem, powstają nowe struktury akwizycji takich usług i często są komplementarnie uzupełniane innymi technologiami, np. technologią cięcia wodą, aby móc generować wyższe marże i poszerzyć bazę klientów – wyjaśnia Maciej Łukaszewicz, specjalista ds. kluczowych klientów w CNC-Projekt.

Przedsiębiorcy próbują też skracać czas wdrażania nowych pracowników, stąd obecnie maszyny do ciecia coraz częściej opierają się na sterowaniach CNC. Kluczem jest wszechstronność odpowiedniego miksu technologii cięcia blach, pozwalająca na zachowanie jak najlepszego efektu końcowego pod względem jakości i zysku. – Odchodząc od technologii laserowej, która w zakupie i serwisie jest droga, możemy stworzyć miks innych technologii – tłumaczy Maciej Łukaszewicz. – Przykładem może być maszyna do cięcia strumieniem wody z możliwością kompensowania efektu stożka podczas cięcia oraz wycinarka plazmowa HI Fokus. Jeśli zestawimy to z centrum frezującym, zaginarką do blach oraz prasą krawędziową, jesteśmy w stanie wygenerować z takim miksem wyższą marżę, niż gdybyśmy mieli polegać tylko na jednej technologii cięcia laserem.

Potencjał lasera fiber i CO₂

Mimo że rewolucja fiber trwa już od kilku lat, wciąż nie wykształcił się standard konstrukcji i wyposażenia maszyn wykorzystujących tę technologię. Firmy, które produkowały dotychczas lasery CO₂, poszły na skróty, instalując do starych wycinarek źródła fiber. – Nowe firmy w tej branży dostrzegły szansę i zaproponowały całkiem nowe i często rewolucyjne podejście pozwalające na zwielokrotnienie wydajności poprzez zastosowanie napędów liniowych i systemów sterowania, które są w stanie wykorzystać potencjał drzemiący w laserach fiber – tłumaczy Przemysław Kimla, prezes firmy Kimla.

Jego przedsiębiorstwo zastosowało jeszcze dalej idące rozwiązania: zintegrowało wszystkie narzędzia programistyczne CAD/CAM/Nesting/CNC w jednym środowisku, pozwalając na ograniczenie do minimum czasu przygotowania projektów. Jak dodaje Przemysław Kimla, w przypadku cienkich blach, gdzie dynamika układu napędowego lasera gra najistotniejszą rolę w zapewnieniu wydajności, lasery Kimla pozwalają na uzyskanie często wielokrotnie większej wydajności niż konkurencyjne.

W ofercie firmy CNC-Projekt, która jest liderem maszyn dla branży wentylacyjnej, znajdziemy wprawdzie różne technologie cięcia (m.in. wykrawarki rewolwerowe, nożyce gilotynowe, wycinarki plazmowe, wycinarki laserowe), jednak – jak podkreśla Maciej Łukaszewicz – najwyższe wydajności przy cięciu blach nierdzewnych do 12 mm grubości uzyskiwane są przy cięciu laserem. A zatem do zastosowań, w których priorytetem są szybkość i jakość, wybierana jest technologia światłowodowa.

W przypadku cięcia laserowego w technologii fiber obecni klienci skupiają się na maszynach dużej mocy 8–12 kW, co spowodowane jest wzrostem wydajności przy cięciu stali w osłonie azotu. Większa moc lasera pozwala uzyskać więcej detali wyciętych w tej samej jednostce czasu. – Wzrost mocy niesie jednak ze sobą niedoskonałości ciągle stosunkowo nowej technologii fiber – mówi Tomasz Słoboda, sales manager w Mitsubishi Electric. – Jakość krawędzi po cięciu grubych blach 12–25 mm nie jest idealna, nierozwiązany jest także problem przegrzewania się głowic, co wiąże się ze sporymi kosztami dodatkowymi. Stąd też dostępna ciągle na rynku, ale już tylko u kilku producentów, m.in. w Mitsubishi Electric, technologia CO₂ wciąż znajduje swoich zwolenników, bo przy kompleksowej analizie kosztów okazuje się, że technologia fiber jest droższa w użytkowaniu i serwisowaniu, a jakość cięcia w technologii CO₂ jest znacząco lepsza.

Niezaprzeczalną zaletą firmy Mitsubishi Electric w porównaniu do wielu producentów laserów jest kompleksowość oferty. – Jako jedna z kilku firm ciągle inwestujemy w rozwój technologii CO₂, bo uważamy, że jakość cięcia szczególnie materiałów ze stali nierdzewnej jest niezastąpiona na obecną chwilę. Żadna wycinarka typu fiber nie jest w stanie nawet zbliżyć się do jakości krawędzi wykonywanej w naszej technologii Cross-Flow CO₂ i nie widzimy, aby szybko miało się to zmienić. W dziedzinie technologii fiber również się wyróżniamy tym, że 100% kluczowych komponentów maszyny wykonujemy sami we własnych zakładach. Sterowanie, napędy, głowica, układ optyczny czy źródło lasera wykonujemy sami. Inne firmy składają maszyny z elementów gotowych, dostępnych na rynku. My je produkujemy, mając kontrolę nad najdrobniejszym szczegółem, co przekłada się na jakość lasera.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Rozdzielanie i łączenie

Nowe technologie wspomagają wycinanie laserem

Odejście na poziomie gospodarki i poszczególnych branż od produkcji seryjnej i typowej na rzecz rozwiązań lean i produkcji na zamówienie (z dostawą just-in-time) jest dzisiaj coraz wyraźniejsze. Natomiast dla marki Salvagnini już od dawna jest motywacją rozwojową.

Automatyzacja cięcia

Podobnie jak cały przemysł również sektor obróbki blachy stawia obecnie przede wszystkim na automatyzację. Pod tym hasłem można rozumieć przede wszystkim automatyczne moduły pracujące przy wycinarkach, których zadaniem jest załadunek surowych arkuszy blachy, a także rozładunek lub rozładunek i sortowanie gotowych detali.

– Nasza oferta w tym zakresie obejmuje bramowe roboty unoszące blachę lub detale przy pomocy podciśnienia, a także magazyny półkowe blachy. Wycinarka laserowa lub wykrawarka pracująca w asyście takich automatycznych modułów jest autonomicznym gniazdem produkcyjnym, tzn. Nie wymaga podczas funkcjonowania obecności operatora – wyjaśnia Jacek Szypuła, marketing specialist w Prima Power. Takie rozwiązania sprawdzają się zarówno w branżach, w których produkcja odbywa się wielkoseryjnie, jak i tych, gdzie wytwarzane są małe serie produktów.

Według Marka Czarneckiego, szefa sprzedaży Eagle, rynek maszyn do cięcia w ostatnim czasie rozwija się bardzo dynamicznie i dotyczy niemal wszystkich obszarów związanych z przemysłem. Urządzenia są coraz mocniejsze, szybsze i coraz bardziej wydajne, a jednym z głównych kierunków ich rozwoju jest automatyzacja, w tym automatyczne systemy załadunkowe i załadunkowo-rozładunkowe zintegrowane z systemami magazynowania materiałów oraz systemy sortujące. Urządzenia przemysłowe do cięcia są coraz bardziej zaawansowane technologicznie, a ich obsługa staje się intuicyjna. Docelowo obecność operatora przy maszynie ma być zupełnie wyeliminowana – zgodnie z zasadą „one button or less”.

Również Janusz Graczyk podkreśla, że rosnące koszty pracy i presja związana z wydajnością przekonują klientów do automatyzowania procesu poprzez instalowanie systemów załadunku i rozładunku. W przyszłości jeszcze bardziej zaawansowane automatyczne systemy sortujące i szeroko rozumiana robotyzacja będą przenosić obróbkę laserową na coraz wyższy poziom wydajności.

Obok wprowadzania rozwiązań do automatycznego załadunku i rozładunku lasera drugim trendem w branży, jak zauważa Mariusz Deptuch z DS-Laser, jest potrzeba identyfikacji wycinanych elementów poprzez ich etykietowanie lub znakowanie.

Konieczność automatyzacji procesów cięcia wynika wprost ze wzrostu wydajności związanej z zastosowaniem technologii laserowej. Wspomniane systemy załadunkowo-rozładunkowe, magazyny blach czy systemy automatycznego sortowania detali mogą obsługiwać kilka wycinarek laserowych i cały magazyn blach w cyklu automatycznym.

– Całość wymaga poniesienia znaczącej inwestycji początkowej, co jest rekompensowane sporym wzrostem wydajności i zmniejszeniem liczby operatorów oraz wykluczeniem błędów w postaci czynnika ludzkiego – wyjaśnia Tomasz Słoboda.

W obszarze automatyzacji firma Mitsubishi Electric może pochwalić się rozwiązaniem kompleksowego sortowania opartego na dwóch portalach i czterech głowicach (łącznie 16 osi sterowania). Przy dobrze napisanych programach całość nie wymaga obsługi operatora. – Przez fakt, że nasza oferta jest tak kompleksowa, naszymi klientami są zarówno małe rodzinne zakłady usługowe, ceniące sobie jakość i stabilność procesów produkcji, jak i wielkie korporacje, gdzie nie ma kompromisów w kwestii wydajności i powtarzalności – wyjaśnia Tomasz Słoboda.

Innym przykładem zautomatyzowanego rozwiązania w procesach cięcia może być wielofunkcyjny system do automatycznego rozkroju Hi Raptor 2.5, który został opracowany w celu zapewnienia maksymalnej wydajności podczas cięcia jednowarstwowego i umożliwia wykonywanie skomplikowanych cięć, często niestandardowych i dostosowanych do indywidualnych potrzeb klienta. – To właśnie te czynniki w najbliższym czasie będą miały największe znaczenie w rozwoju systemów rozkroju przeznaczonych dla firm wymagających wysokiej wydajności poprzez skrócenie czasu procesu, zmniejszenie ilości odpadu oraz poprawę jakości końcowego produktu – dodaje Dawid Kala z firmy Cutting Trading International.

Cięcie w realiach Przemysłu 4.0

Choć ciągle jeszcze gonimy inne państwa z Europy Zachodniej, to działania ukierunkowane na wdrożenie parków maszynowych zarządzanych zgodnie z koncepcją Przemysłu 4.0 są już coraz bardziej zdecydowane. – I słusznie, ponieważ jako producenci ciągle badamy rozwiązania wychodzące naprzeciw potrzebom naszych klientów, które lada chwila się pojawią – mówi Artur Kołodziejczyk, CEO w firmie Seron. – Jako producenci maszyn do cięcia koncentrujemy się na tym, by oferowane przez nas maszyny wytwarzały doskonałe jakościowo fabrykaty w jak najkrótszym czasie. Jednak doskonale wiemy, że maszyna jest tylko elementem w linii produkcyjnej. Rozwój ukierunkowany jest na dostarczanie klientom w pełni zautomatyzowanych i zrobotyzowanych stanowisk do cięcia – podsumowuje.

Jak zauważa Marek Czarnecki z Eagle, również oprogramowanie maszyn rozwija się w kierunku Przemysłu 4.0, co oznacza pełne raportowanie procesu od momentu zamówienia do chwili dostarczenia towaru do klienta.