Ein Metallbauer aus Minnesota blickt mit der Teileautomatisierung auf die Zukunft

Ein langes Blechteil mit einseitigem Saum wird aus dem Blechbieger entnommen.

Alle Pläne, auch strategische, können sich ändern.

Dalsin Industries, Bloomington, Minnesota, blickt in die Zukunft und versucht, Wachstumschancen mit der Reaktionsfähigkeit auf Kundenwünsche in Einklang zu bringen. Laut Präsident/CEO Tom Schmeling hat das Unternehmen „das durchschnittliche Wachstum der Branche übertroffen“, aber das geht mit dem Druck einher, auf der 135.000 Quadratmeter großen Fläche des Unternehmens mehr Metall zu verarbeiten und mehr Teile zu produzieren. Einrichtung. (Dalsin Industries steht mit einem gemeldeten Umsatz von 45 Millionen US-Dollar im Jahr 2021 auf Platz 31 der FABRICATOR-Liste 2022 FAB 40.)

Da The FABRICATOR das Unternehmen für den Gewinn des Industry Award 2020 der Publikation hervorhob, hat Dalsin Industries eine Pulverbeschichtungslinie mit acht automatischen Auftragspistolen hinzugefügt. Auch die Werkstatt hat sich verändert, um elektromechanische Montageprojekte für einige seiner großen Auftragsfertigungskunden zu ermöglichen.

„Wir entwickeln uns hier einfach weiter. Wir müssen uns weiterentwickeln, um wettbewerbsfähig und für unsere Kunden relevant zu bleiben“, sagte Bob Borgerding, Vizepräsident des Unternehmens für Produktionsabläufe. „Dies ist in unserer DNA verankert und hat uns in den letzten 80 Jahren dabei geholfen, mit neuen und bestehenden Kunden zu wachsen.“

Die Realität deutete jedoch darauf hin, dass möglicherweise zusätzlicher Platz benötigt wurde. Das Unternehmen beschäftigt rund 140 Mitarbeiter und wollte Mitte Oktober eine dritte Schicht einführen.

„Wir wussten, dass wir hier das Maximum erreichen würden“, sagte Schmeling.

Der strategische Plan sah vor, die zukünftige Expansion im Auge zu behalten. Es musste nicht sofort geschehen, aber jeder im Unternehmen wusste, dass weiteres Wachstum bald mehr Bewegungsspielraum erfordern würde.

Ein Großteil dieses Wachstums sollte aus einem Fachgebiet stammen, das das Unternehmen als Fachgebiet betrachtete: große, umständlich zu handhabende, dünnwandige Formteile. Diese Art von Teilen erfordert normalerweise zwei Personen an einer Abkantpresse und viel Zeit, um sie präzise zu formen. Wenn jemals ein Teil automatisiert werden musste, dann dieser Typ.

Dalsin Industries hat dies erkannt und setzt seit 1995 eine P4-Plattenbiegemaschine von Salvagniniwww.salvagnini.com ein, um Geschäfte mit Unternehmen in den Branchen Haushaltsgeräte, Aufzüge, Medizin, Regalsysteme, erneuerbare Energien und Transport zu gewinnen. (Dalsin investierte Mitte der 1990er Jahre in seine erste Plattenbiegetechnologie.) Da die Plattenbiegemaschine das Teil während der Biegungen handhabt und manipuliert, kann in der Regel eine Person eine Zelle bedienen und sich darauf konzentrieren, den Auftragsfluss in die Maschine und einige Teile zu leiten Handhabung beim Austritt der geformten Teile aus der Werkzeugmaschine.

Aber das Unternehmen hat im Laufe der Jahre viel mehr getan, als nur diese Teile herzustellen. Das Unternehmen hat seinen Kunden seine Design-Engineering-Dienstleistungen offensiv angeboten, in der Hoffnung, Teile, die möglicherweise mehrere Fertigungsschritte erfordern, in Designs umzuwandeln, die der Plattenbieger automatisch formen kann, wobei möglicherweise nur ein kleiner sekundärer Prozess zur Fertigstellung des Teils erforderlich ist.

Die Stanz- und Schermaschine Salvagnini S4 und die Plattenbiegemaschine P4 sind eines von zwei solchen Systemen, die an das automatische Materiallager- und Liefersystem MV im neuen Werk von Dalsin Industries in Lakeville, Minnesota, angeschlossen sind.

„Wenn man sich die Automatisierung ansieht, werden einige Arbeitskosten eingespart und man profitiert von der Wiederholbarkeit. Es gibt viele Gründe, aus diesen und anderen Gründen eine Automatisierung in Betracht zu ziehen“, sagte Keith Diekmann, Dalsins Vizepräsident für technische Abläufe. „Aber wenn wir uns ansehen, was unsere Kunden tun, können wir ihnen unsere Design-for-Engineering-Dienstleistungen anbieten und ihnen helfen, eine bessere Mausefalle zu bauen. Wir können ihnen helfen, die Gesamtkosten der Teile zu senken oder sogar das Gewicht zu reduzieren.“

Diekmann führte als Beispiel eine Tür für einen Stadtbus an, die nicht nur für die Blechbiegevorrichtung, sondern auch zur Verbesserung des Gesamtdesigns neu gestaltet wurde. Die ursprüngliche Tür bestand aus einer Rohrbaugruppe mit einer Blechverkleidung, die aus insgesamt sieben Teilen bestand. Es wurde zu einer dreiteiligen Aluminiumbaugruppe umgestaltet, die das Gewicht des Teils um 20 % reduzierte und problemlos am Bus befestigt werden konnte, da die Automatisierung konsistente Teile produziert, die den Spezifikationen des Kunden entsprechen.

Als das Management von Dalsin in die Zukunft blickte, wusste es, dass es mehr Produktionsfläche und mehr Automatisierung benötigte, um seinen aktuellen Kundenstamm weiterhin bedienen und neue Möglichkeiten in Segmenten mit ähnlichen Teileprofilen nutzen zu können. Was man nicht wusste, war, dass die Chance, diesen neuen Herstellungsweg einzuschlagen, viel früher als erwartet kommen würde.

Im Jahr 2021 erfuhr Dalsin, dass einige fortschrittliche Fertigungs- und Umformanlagen, die sich früher in einer großen HVAC-Produktionsanlage befanden, zum Verkauf standen. Der HVAC-OEM hatte seinen Betrieb in einem anderen Werk konsolidiert, und ein umfangreiches Stanz-, Scher- und Plattenbiegesystem mit automatisierter Materiallagerung und -handhabung würde die Reise nicht schaffen. Diese Ausrüstung brauchte ein neues Zuhause, und Dalsin fragte sich, ob ein solcher Kauf zu seinen strategischen Zielen passte.

Der Drang zum Umzug war da. Die Absicht, neue Kunden in bekannten Branchen zu erkunden und möglicherweise neue Fertigungssegmente zu erschließen, war vorhanden, aber die Pläne waren nicht konkretisiert. Und die Gelegenheit lag ihnen direkt vor der Nase.

„Wir dachten, dass wir damit definieren würden, wie unsere Fabrik der Zukunft aussehen würde“, sagte Borgerding.

Dalsin war von der Ausrüstung so fasziniert, dass es sich für den Kauf des Fertigungs- und Umformsystems entschied, ohne noch über einen formellen Standort für die Maschinen und das Materiallagerregalsystem zu verfügen. Borgerding sagte, dass ab Juli 2021 das Rennen um die Suche nach einem geeigneten Zuhause für das automatisierte System begonnen habe.

Das Management von Dalsin erkannte bald, dass es bei einem Neubau einfacher sein würde, 26,5 Fuß hohe Decken und 40.000 Quadratfuß große Freifläche zu finden. Glücklicherweise gab es im Twin Cities-Gebiet im Jahr 2021 einen robusten Gewerbebau, insbesondere in Gebäuden, die über den Platz und die Deckenhöhe verfügten, die Dalsin suchte. (Borgerding nannte den Gewerbeimmobilienboom ein Nebenprodukt des „Just-in-Case“-Produktionsumfelds, das in den letzten Jahren entstanden ist, da Unternehmen ihre Lieferketten implodieren sahen, weil sie ihre importierten Produkte nicht in einem… liefern konnten rechtzeitig aus ausländischen Quellen.)

Mehrere Wochen nach Beginn der Suche hatte das Dalsin-Team Lakeville, Minnesota, als Standort für diese neue Anlage identifiziert. Es war Teil eines größeren Gebäudes und Campus für Produktions- und Vertriebsunternehmen. Außerdem ermöglichte die Lage südlich von Minneapolis und St. Paul, dass Lkw beim Verlassen des Lakeville-Gebäudes in den meisten Fällen Verkehrsstaus umgehen konnten.

Von da an war es ein Sprint, sich vorzubereiten. Laut Borgerding führte der Generalunternehmer bereits Aushubarbeiten für die Fundamente und das Gießen von Beton durch, bevor die endgültigen Einzelheiten des Mietvertrags festgelegt und vereinbart waren. Tatsächlich wurden die neu erworbenen Fertigungs- und Umformanlagen von Dalsin bereits im Spätfrühling an den Standort Lakeville geliefert, obwohl die Böden noch nicht fertig waren. Der Gebäudeeigentümer erlaubte ihnen, 35 LKW-Ladungen mit Maschinen und Materiallagerregalen im Gebäude nebenan bereitzustellen, bis die Böden fertig waren.

Die Plattenbiegemaschine P4 bearbeitet ein Werkstück.

„Bei diesem Projekt gab es viele bewegliche Teile, aber wir haben alles koordiniert, um es fertigzustellen“, sagte Borgerding. „Es ist wirklich schnell vergangen.“

Jetzt, Ende 2022, funktioniert die Fabrik in Lakeville wie geplant. Die gesamte Anlage wird von vier Mitarbeitern geführt.

Ein großes automatisiertes Materiallager- und Liefersystem Salvagnini MV mit 350 Regalen, von denen jedes 6.000 Pfund fassen kann. von 60 x 120 Zoll. Material, sitzt an einem Ende der Anlage. Um das Gewicht eines voll beladenen Lagersystems zu tragen, musste Dalsin ein 3 Fuß tiefes Betonfundament gießen. Ein Kommissionierkran im Regalsystem entnimmt die Tabletts aus den Lagerregalen und liefert sie an eine aktive Materialsäule, die sich an beiden Enden des Systems befindet. Von dort wird das Material einer von zwei Linien zugeführt, die beide eine Salvagnini S4 Stanz- und Schermaschine und eine P4 Plattenbiegemaschine umfassen. Welches Material der automatischen Stanz- und Schervorrichtung zugeführt wird, richtet sich nach dem Auftrag, der bearbeitet werden soll.

Eine Waage überwacht ständig das Gewicht der Tablare im Materiallager, was bei der Bestandsverfolgung hilfreich sein kann. Borgerding sagte, dass diese Funktion eines der Beispiele dafür ist, was eine digital vernetzte Werkstatt leisten kann: Bleche nach Bedarf verfolgen und bestellen, aber ohne menschliches Eingreifen.

Der Aktivmaterialturm, der selbst über 14 Regale verfügt, beschickt über ein Förderband die Stanz- und Schereinheit, die das Blech in die richtige Position dreht. Die Stanzfähigkeit des S4 unterscheidet sich vom typischen Revolverstanzen in dem Sinne, dass der Stanzkopf über mehr als 60 aktive Stanzen verfügt. Es gibt keinen zentralen Stößel und keinen aktiven Stempel, wie es bei anderen Stanzmaschinen üblich ist. Ein Stopp zum Wechseln des Stanzwerkzeugs ist selten erforderlich, da der Multipressenkopf aus einer Matrizenstruktur besteht, die verschiedene Stempel enthält.

„Es ist eine schnellere Art des Stanzens“, sagte Borgerding und verglich die Maschine mit anderen Stanzmaschinentechnologien.

Die rechtwinklige Schere der Maschine kann unabhängig voneinander in die X-Achse und die Y-Achse schneiden. Der Spalt wird automatisch entsprechend der verarbeiteten Materialstärke eingestellt. Dies ermöglicht nicht nur eine schnelle Bearbeitung langer, unterbrochener Schnitte, bei denen ein Nibbelwerkzeug in einer anderen Stanzmaschine verwendet werden könnte, sondern es hilft auch, Materialgerüste am Ende des Auftrags in handlichere Größen zu schneiden. Ein Materialverarbeiter muss sich nicht um die Entsorgung des Skeletts kümmern; Der Schrott wird auf ein Förderband geworfen, das das Material dann in einen Behälter befördert.

Die S4 verfügt außerdem über Klemmfunktionen, die eine Klemmschutzzone eliminieren, die normalerweise bei einigen Stanzmaschinen auftritt. Er verfügt erwartungsgemäß über Klemmen entlang der Schiene, aber auch über einen Manipulator, der das Material festklemmt und so eine Materialdrehung und das Stanzen von Bereichen ermöglicht, die aufgrund der anderen Klemmen normalerweise verboten wären.

Über die gleiche Rutsche, über die auch der Schrott geleitet wird, kann der S4 mithilfe der Schere ein Teil vom Gitter trennen und es zu einem anderen Förderband schicken, das das Teil einem von drei Behältern zuführt. Die Steuerungssoftware kann das Teil auch dazu veranlassen, die Rutsche zu umgehen und es zu einem von zwei Fertigwarentischen zu bewegen, wo es an bestimmten Stellen gestapelt oder direkt an die Plattenbiegemaschine geliefert werden kann.

Für den Fall, dass das Material dem Plattenbieger auf andere Weise zugeführt werden muss, befindet sich zwischen den Stanz-/Schneidemaschinen und den Plattenbiegemaschinen ein Teile-/Plattenwender.

Dargestellt ist ein Blechteil mit Löchern.

Die P4 funktioniert ähnlich wie die Plattenbiegemaschine von Dalsin im Werk Bloomington. Sobald das Teil in den Arbeitsbereich gelangt, wird es von einem Manipulator erfasst und für die nächste Biegung korrekt positioniert. Das Teil bleibt stationär, während das Biegewerkzeug sowohl nach oben als auch nach unten Flansche formt. Das Teil wird dann gedreht, während die Maschine den Biegevorgang für alle Seiten fortsetzt, was einen sehr effizienten Biegevorgang ermöglicht.

Die Einrichtung ist bei der Plattenbiegemaschine kein Problem, da sie mit gemeinsamen Werkzeugen eine Vielzahl von Teilegeometrien und Materialstärken verarbeiten kann. In den meisten Fällen muss der Bediener die Spannwerkzeuge nicht einmal in neue Positionen schieben, da die meisten für die Maschine vorgesehenen Aufgaben auf die Werkzeugkonfiguration abgestimmt sind.

Wenn die letzte Form auf dem P4 erstellt wird, tritt das Teil an einem von zwei Punkten aus. Dies ist das erste Mal, dass ein menschlicher Bediener das Teil handhaben muss, das zunächst im Materiallagersystem seinen Weg durch beide Maschinen fand.

Borgerding sagte, er habe den HVAC-Hersteller mehrfach besucht, bevor er die Ausrüstung zur Montage in Lakeville liefern ließ. Mit jedem Besuch bekam er eine bessere Vorstellung davon, wie das System Dalsins Anforderungen entsprechen könnte. Eines der Dinge, die ihm auffielen, war die Fähigkeit der Maschine, Teile in einem Auftrag für eine einfache Bausatzmontage herzustellen. Der HVAC-Hersteller hat dies im Rahmen seiner eigenen Fertigungsphilosophie getan, und Dalsin tut dies auch, nur für andere Kunden.

„Eine Sache, die wir gerne machen und worüber wir uns freuen, ist ‚dalsinisierte‘ Ausrüstung“, sagte Borgerding. „Wir nehmen ein Standardgerät und testen es, um genau herauszufinden, was es kann.“

Dalsin hat die meisten Arbeiten, die für die neue Automatisierung geeignet sind – Teile, die sowohl gestanzt als auch gebogen werden müssen –, von Bloomington nach Lakeville verlagert und so Kapazitäten für komplexere Arbeiten am ursprünglichen Standort des Unternehmens geschaffen. Damit ist eine solide Grundlage für die Aktivität der neuen Anlage geschaffen, aber Dalsin möchte die Arbeitsbelastung erhöhen. Bei Bedarf kann am Standort Lakeville schnell eine zweite Schicht hinzugefügt werden.

Borgerding sagte, dass Dalsin nun versuchen werde, das Potenzial seiner Fabrik der Zukunft wirklich auszuschöpfen, indem es die Systeme von Lakeville mit der ERP-Software des Unternehmens verbindet. So wie die neue Ausrüstung dazu beigetragen hat, die Teileproduktion zu rationalisieren, kann die Industrie 4.0-Konnektivität dasselbe für Front-Office-Prozesse bewirken. Es gehört zum Plan, im Umgang mit Kunden so effizient wie möglich zu sein – sowohl aus Zeit- als auch aus Kostengründen.

„Das Feedback, das wir von bestehenden Kunden oder neuen Kunden erhalten, die zu uns kommen und uns prüfen, ist, dass sie von der Bandbreite unserer Fähigkeiten überrascht sind“, sagte Borgerding. „Wir möchten, dass sie uns als einen One-Stop-Shop kennen, der über die Fähigkeiten und Kapazitäten verfügt, wenn sie sie brauchen.“

Mit der automatisierten Fertigungs- und Umformanlage in Lakeville ist das viel einfacher zu bewerkstelligen. Die Herausforderung für Dalsin besteht nun darin, die Botschaft zu verbreiten.

Am Ende des automatisierten Fertigungs- und Formsystems befindet sich eine Abkantpresse.