การฉีดขึ้นรูปพลาสติกด้วยเครื่องฉีดขึ้นรูปที่ใช้หุ่นยนต์

การแปรรูปพลาสติกด้วยการฉีดขึ้นรูปเป็นความท้าทายสูงสุดของกระบวนการฉีดขึ้นรูป Hauff ซึ่งเป็นบริษัทครอบครัวผลิตลูกกลิ้งตะกร้าด้านบนสำหรับเครื่องล้างจานด้วยระบบอัตโนมัติล้วน โดยกระบวนการอัตโนมัติดังกล่าวดำเนินการโดยหุ่นยนต์ของ KUKA และกล่องผลิตแบบมัลติฟังก์ชัน (Production Cube)

การฉีดขึ้นรูปพลาสติกและความเชี่ยวชาญใน Pforzheim

เมื่อ Jörg Vetter ขับรถมาถึงนิคมอุตสาหกรรมใน Pforzheim ทางตอนใต้ของเยอรมนี สายตาของเขาก็จ้องมองไปที่หน้าต่างของอาคาร “ผมมีความสุขทุกครั้งที่เห็นเซลล์นี้ทำงาน” เซลล์ที่สร้างรอยยิ้มบนใบหน้าให้กับผู้จัดการทางเทคนิคของโรงงานฉีดขึ้นรูปพลาสติก Hermann Hauff GmbH & Co. KG คือ Arburg Allrounder Cube 2900 Hauff ผลิตลูกกลิ้งตะกร้าด้านบนสำหรับเครื่องล้างจานตั้งแต่ปี 2019 องค์ประกอบพลาสติกดังกล่าวประกอบด้วยชิ้นส่วนที่เชื่อมติดสองชิ้น ล้อเลื่อนได้อย่างอิสระ และซ็อกเก็ตแบบตายตัว ลูกกลิ้ง ซึ่งจำเป็นสำหรับการใส่และนำภาชนะออกจากเครื่องล้างจานอย่างง่ายดายได้รับการขึ้นรูปในเครื่องฉีดขึ้นรูป การขึ้นรูปและการประกอบเป็นกระบวนการที่ดำเนินการด้วยระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ซึ่ง Arburg ผู้ผลิตเครื่องฉีดขึ้นรูปและ Hauff ร่วมกันจัดทำขึ้นมา

ระบบที่ไม่เหมือนใครและมาพร้อมกับเครื่องฉีดขึ้นรูปขนาดใหญ่

“ระบบของเราและกระบวนการที่เกี่ยวข้องทั้งหมดไม่เหมือนกับระบบไหนในโลก” Jörg Vetter กล่าว “ระบบนี้ช่วยเราลดการใช้งานเครื่องฉีดขึ้นรูปไปได้สี่ถึงห้าเครื่องและยังช่วยแบ่งเบาภาระงานผลิตที่ซ้ำซากจำเจให้กับพนักงานของเราอีกด้วย” ทุก ๆ ปี Hauff จะผลิตส่วนประกอบราว 60 ล้านชิ้นให้กับ BSH Hausgeräte GmbH แค่เพียงบริษัทเดียวโดยใช้กล่องผลิต และเราจะเพิ่มการผลิตขึ้นเป็น 75 ล้านชิ้นในอีกสามปีข้างหน้า บริษัทครอบครัวบริษัทนี้ก่อตั้งโดย Hermann Hauff ในเมือง Pforzheim ปี 1966 และปัจจุบันบริษัทอยู่ภายใต้การดูแลของ Andrea Hauff และ Carmen Hauff-Bischoff ซึ่งเป็นลูกสาวและผลิตชิ้นส่วนพลาสติกฉีดขึ้นรูปและแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำและคุณภาพสูงสำหรับกระบวนการฉีดขึ้นรูป ลูกค้าของ Hauff มาจากอุตสาหกรรมเทคโนโลยีสำหรับครัวเรือนและอุปกรณ์ “เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน” จากอุตสาหกรรมยานยนต์ และจากอุตสาหกรรมเทคโนโลยีทางการแพทย์

บริษัท Hauff ในเมือง Pforzheim ผลิตชิ้นส่วนจากพลาสติกโดยใช้เครื่องฉีดขึ้นรูป

แชมป์เปี้ยนที่ซ่อนเร้นผลิตสินค้าสอดคล้องกับมาตรฐานสูงสุดในการฉีดขึ้นรูปพลาสติก

“เราเริ่มแปรรูปพลาสติก ในตอนที่คนอื่น ๆ ยอมแพ้ให้กับมันไปแล้ว” Jörg Vetter อธิบายถึงปรัชญาของบริษัท หลังจากที่ดำเนินธุรกิจมา 20 ปี เขาก็ได้รู้ว่า “ช้อนไอศกรีมสามารถผลิตได้อย่างง่ายดายและราคาย่อมเยา แต่เมื่อพูดถึงส่วนประกอบไฮเทคที่มีความซับซ้อนและเปราะบางซึ่งมีน้ำหนักในการฉีด (Shot Weight) อยู่ที่ 0.0004 ถึง 400 กรัม คุณภาพจะต้องเชื่อถือได้ และไม่ใช่ว่าใครก็ได้จะสามารถทำได้” นอกจาก Arburg แล้ว บริษัท robomotion GmbH ยังเข้ามามีส่วนร่วมในการช่วยเหลือให้บริษัทของเราใน Pforzheim สามารถตอบสนองต่อความต้องการเรื่องคุณภาพดังกล่าวได้ในทุก ๆ วันอีกด้วย

พลาสติกผ่านการแปรรูปจากเครื่องมือคุณภาพสูงและเหมาะสม

ผู้พัฒนาเทคโนโลยีเชี่ยวชาญด้านการออกแบบและโครงสร้างโซลูชันระบบอัตโนมัติสำหรับลูกค้าโดยเฉพาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมพลาสติก ผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาการหุ่นยนต์ที่ Hauff จึงเป็นพันธมิตรด้านการพัฒนาที่เป็นที่ต้องการและมีคุณค่าในการสร้างกระบวนการผลิตแบบอัตโนมัติ

กระบวนการอัตโนมัติแบบ “One Piece Flow”

งานคือการเริ่มผลิตและการประกอบลูกกลิ้งตะกร้าด้านบนสำหรับเครื่องล้างจานใหม่อีกครั้ง โดยมีเป้าหมายเพื่อให้ได้ปริมาณที่สูงขึ้นและมีประสิทธิภาพสูงในขณะที่สามารถใช้พื้นที่การผลิตที่จำกัดให้เกิดประโยชน์สูงสุดได้ Reverse Cube ในตัว Foboha ช่วยให้ Arburg สามารถทำงานดังกล่าวได้ “เราสามารถบอกลางานที่ต้องใช้แรงงานคนและจัดเตรียมการผลิตอัตโนมัติเริ่มตั้งแต่เครื่องฉีดขึ้นรูปไปจนถึงพาเลทได้เลย เรียกได้ว่าเป็นกระบวนการผลิตต่อเนื่องและไม่มีสะดุดหรือ “One Piece Flow”” Andreas Wolf กรรมการผู้จัดการของ robomotion อธิบาย Arburg, Jörg Vetter และทีมของเขาได้ร่วมกันทดสอบกระบวนการทั้งหมดอย่างละเอียดเพื่อพัฒนาระบบที่ผสานรวมเครื่องสำหรับฉีดขึ้นรูปและกล่องผลิตของ Foboha เซลล์หุ่นยนต์ที่เกี่ยวข้องรวมถึงมือจับที่จำเป็น และหุ่นยนต์จัดเรียงบนพาเลทเข้ากับ robomotion

ความแม่นยำและความเร็วในการฉีดขึ้นรูปพลาสติก

เครื่องจักรแบบกำหนดเองสำหรับการฉีดขึ้นรูปพลาสติก

“การพัฒนาระบบทั้งหมดใช้เวลานานกว่าสองปี และใช้เวลาหนึ่งปีสำหรับพัฒนาซอฟต์แวร์แค่อย่างเดียว” Jörg Vetter รายงาน “เป็นการทำงานที่ต้องคิดและพิจารณาใหม่อย่างต่อเนื่อง” Foboha ได้สร้างเครื่องมือ “กล่องผลิต (Cube)” ขึ้นมาเพื่อตอบสนองความต้องการของ Hauff โดยเฉพาะ ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ประกอบส่วนประกอบที่ผลิตทั้งสองชิ้นเข้าด้วยกัน แค่อ่านชื่อของเครื่องฉีดขึ้นรูป นั่นก็คือ “Reverse Cube 2900” ก็รับรู้ได้ถึงความสามารถแล้ว กล่องผลิตแบบเหล็กสามารถหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับแกนกลางได้ เพื่อให้มือจับแบบพิเศษสามารถนำชิ้นส่วนที่หล่อขึ้นรูปขึ้นที่นี่มารวมกันได้ในสองขั้นตอน ก่อนจะขนส่งชิ้นส่วนเหล่านั้นไปยังเซลล์บรรจุภัณฑ์และจัดเรียงบนพาเลทผ่านสายพานลำเลียง “กล่องผลิตนี้ไม่เหมือนใครและสามารถพบได้ในบริษัทของเราเท่านั้น” Vetter กล่าวอย่างภาคภูมิใจ

ตั้งแต่การผลิตไปจนถึงการบรรจุลงบรรจุภัณฑ์: หุ่นยนต์ใช้เวลาทำงานจนเสร็จเพียงน้อยนิด

ขึ้นรูปพลาสติกด้วยหุ่นยนต์ฉีดขึ้นรูป

“เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดและมีความปลอดภัยในการทำงานในพื้นที่จำกัด Arburg บริษัทผลิตเครื่องจักรและเราจึงให้หุ่นยนต์ของ KUKA เป็นผู้ ‘ดูแล’ กระบวนการนี้ ซึ่งทำให้เราสามารถออกแบบได้หลากหลายรูปแบบ” Andreas Wolf อธิบาย ตัวอย่างเช่น เครื่องฉีดขึ้นรูปสามารถทำงานร่วมกับ KR QUANTEC แบบหกแกนที่มีความสามารถในการทำซ้ำสูงสุดและมีความแม่นยำอย่างต่อเนื่องได้ หุ่นยนต์ชนิดนี้สามารถหยิบลูกกลิ้งออกมาจากส่วนล่างของกล่องผลิต ใส่ในซ็อกเก็ต แล้วนำชิ้นส่วนพลาสติกที่เสร็จแล้วออกมาวางบนสายพานลำเลียงตามทิศทางของบรรจุภัณฑ์ไปพร้อม ๆ กับรอบการฉีดได้ วิธีนี้สามารถผลิตลูกกลิ้งตะกร้าส่วนบนคุณภาพสูงได้ถึง 24 ชิ้นในทุก ๆ 9.5 วินาที

KR QUANTEC PA ช่วยเหลือในการผลิตลูกกลิ้งตะกร้าด้านบนของเครื่องล้างจาน

การแปรรูปพลาสติกด้วย KR QUANTEC PA

สายพานลำเลียงต่อเข้ากับเซลล์การผลิตที่มีเซลล์บรรจุภัณฑ์และจัดเรียงบนพาเลทของ robomotion โดยที่มี KR QUANTEC PA หนึ่งในหุ่นยนต์จัดเรียงบนพาเลทที่เร็วที่สุดในตลาดทำงานอยู่ “หุ่นยนต์จัดเรียงบนพาเลทที่บางเฉียบสามารถทำงานได้หลากหลายและคล่องแคล่วมาก” Andreas Wolf กล่าว ที่ Hauff หุ่นยนต์จะทำหน้าที่พับกล่องสำหรับขนส่ง วางกล่องเหล่านั้นไว้ใต้สายพานลำเลียง เพื่อปิดผนึกหลังจากที่บรรจุเสร็จแล้วและวางซ้อนกันบนพาเลทแบบยูโร ทุกวันจะมีพาเลทสามอัน แต่ละอันมี 45 กล่องและลูกกลิ้งพลาสติก 70,200 ชิ้นออกจากบริษัท

ตั้งแต่การฉีดขึ้นรูปพลาสติกไปจนถึงการจัดเรียงบทพาเลทด้วยหุ่นยนต์

“ระบบทำงานได้อย่างอิสระโดยสมบูรณ์และไม่จำเป็นต้องคอยดูแลใด ๆ เพิ่มเติม” Andreas Wolf กล่าว “เราวางแผนเผื่อเวลาไว้แปดชั่วโมง จากนั้นพนักงานจะต้องนำพาเลทที่เตรียมไว้เรียบร้อยแล้วออกจากระบบ ซึ่งหมายความว่า: เครื่องฉีดขึ้นรูปสามารถทำงานตามกะเต็มเวลาได้อย่างดีเยี่ยม”

การป้องกันข้อผิดพลาดโดยการจำลองการทำงานจริงขณะวางแผน

เพื่อให้สามารถผ่านขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนในการผลิตที่กำลังดำเนินอยู่ได้ จำเป็นต้องมีการวางแผนให้แม่นยำที่สุด นั่นจึงเป็นสาเหตุที่ Arburg และ robomotion รวมเอา KUKA.Sim ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์การวางแผนอัจฉริยะสำหรับการตั้งโปรแกรมหุ่นยนต์ KUKA แบบออฟไลน์ไว้ในการพัฒนาระบบด้วย “เนื่องจากพื้นที่ในห้องโถงการผลิตมีจำกัด การทดลองใช้ระบบและฟังก์ชันการทำงานของระบบก่อนนำมาใช้จริงจึงเป็นสิ่งสำคัญ ตัวอย่างเช่น เราสามารถวิเคราะห์รอบเวลาในขั้นตอนทางวิศวกรรมและรวมไว้ในเลย์เอาต์รวมถึงการออกแบบได้ การทำงานในลักษณะนี้เรียกว่า ‘การเรียนรู้จากการกระทำ’ ในพื้นที่เสมือนจริง” Wolf กล่าว “หากไม่มี KUKA.Sim การปรับแต่งระบบที่มีความปลอดภัยจะใช้เวลานานและเสียค่าใช้จ่ายมากขึ้นหรืออาจผิดพลาดได้ ซึ่งเป็นไปไม่ได้เลย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบริษัทขนาดกลาง”

KUKA.Sim ช่วยผสานรวมหุ่นยนต์ของ KUKA ที่มีเครื่องฉีดขึ้นรูปแบบใหม่เข้ากับระบบได้อย่างปราศจากปัญหาใด ๆ

การเปลี่ยนกระบวนการแปรรูปพลาสติกให้เป็นระบบอัตโนมัติด้วยการจุดประกายความตื่นเต้น

ความเข้าใจเกี่ยวกับระบบกล่องผลิตอย่างลึกซึ้งและความสามารถของระบบช่วยให้ Jörg Vetter สามารถสร้างความรู้สึกตื่นเต้นเกี่ยวกับระบบอัตโนมัติให้กับพนักงานของ Hauff ได้ “เราจะต้องคอยโน้มน้าวให้พนักงานเชื่ออยู่เสมอว่าเทคโนโลยีใหม่ ๆ ไม่ได้โฟกัสไปที่ผู้คน แต่กลับให้บริการพวกเขาและทำให้งานของพวกเขาง่ายขึ้นและหลากหลายมากขึ้นต่างหาก” ผู้จัดการทางเทคนิคกล่าว เทคโนโลยีเป็นปัจจัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเวลาที่ขาดแคลนแรงงานที่มีทักษะมากขึ้น “เราคอยพัฒนาให้ดีขึ้นอยู่เสมอ ความคิดของผมนำหน้าคนอื่นอยู่สองสามก้าวและกำลังพิจารณาร่วมกับผู้บริหารและพันธมิตรด้านเทคนิคของเราว่าเราจะผลิตผลิตภัณฑ์ในเครื่องเดียวให้ได้มากที่สุดได้อย่างไร หากเรามองเห็นสิ่งที่ถือว่าเป็นโอกาสใหม่ ๆ เราก็จะใช้ประโยชน์จากโอกาสเหล่านั้น”

ความเร็วสูงสุดช่วยให้หุ่นยนต์สามารถลดรอบการทำงานในการผลิตลงได้ ในขณะเดียวกันก็ช่วยเพิ่มคุณภาพการผลิตโดยไม่ขัดจังหวะการทำงานได้อีกด้วย

Andreas Wolf กรรมการผู้จัดการ robomotion GmbH