AUTOMATISCH VERSUS HANDMATIG LASSEN: Vergelijking van de productietijd in de staalbouw

Hoeveel tijd kunt u daadwerkelijk besparen met robotlassen? Om de vraag te beantwoorden, hebben we een aantal veelvoorkomende constructies uit de staalbouw vergeleken die handmatig- en met de Voortman Fabricator zijn geproduceerd. De Fabricator is een geautomatiseerde samenstel- en lasmachine voor staalbouwers.

Over deze vergelijking

De engineers van Voortman hebben de cyclustijd van de machine vergeleken met de tijd die nodig is om de assemblages handmatig te vervaardigen. Voor de cyclustijd van de machine werd LogicSteel CADCAM-software gebruikt. Het is belangrijk om te weten is dat de ingenieurs het gehele werkplaatsproces in deze vergelijking hebben meegenomen. Niet alleen het assembleren en lassen, maar ook alle bijbehorende stappen. Daarbij zijn alle assemblages gebaseerd op enkellaags lassen.

In dit artikel:

• Montagevoorbeeld 1 >>
• Montagevoorbeeld 2 >>
• Montagevoorbeeld 3 >>
• Waarom gaat robotlassen sneller? >>
• Wanneer is robotlassen niet efficiënt? >>
• Voordelen van geautomatiseerd lassen voor staalbouw >>

Montagevoorbeeld 1:

Hoofdonderdeel: HEA260 | Onderdelen: 26 | Gewicht: 608 kg (1340 lb)

• Robotlassen – totale fabricagetijd: 3:36:30
• Handmatig lassen – totale fabricagetijd: 11:13:00
  

Conclusie: Voor deze assemblage is de totale fabricagetijd van de Fabricator 68% sneller dan volledig handmatig fabriceren.

In dit voorbeeld werd een complexe HEA260-balk met 26 onderdelen geëvalueerd. De Fabricator kon 25 van deze onderdelen automatisch in elkaar zetten en lassen, wat resulteerde in ≈ 20 m (65 ft) geautomatiseerde laslengte. Eén onderdeel moest handmatig worden gelast (≈ 19 cm / 7 in), omdat bepaalde componenten niet door de robot kunnen worden bewerkt. (Bijvoorbeeld wanneer secundaire onderdelen de afmetinglimiet overschrijden of geen direct contact hebben met het hoofdprofiel.)

Het specifieke onderdeel dat handmatig moest worden gelast, is de versteviging in het I-profiel aan de bovenkant. Het kan vanwege zijn geometrie en positie niet direct door de lasrobot in de huidige assemblagevolgorde worden verwerkt. Als deze kleine plaat echter vooraf zou worden geassembleerd, zou dit gecombineerde onderdeel vervolgens volledig kunnen worden gelast met behulp van de Fabricator.

De tijd die nodig is om dit resterende onderdeel handmatig te voltooien, is inbegrepen in de totale fabricagetijd van 3 uur en 36 minuten. Daarentegen moet bij een volledig handmatig proces alle 26 onderdelen en een totale laslengte van ≈ 22 m (72 ft) worden verwerkt, wat leidt tot een aanzienlijk langere productietijd.

Deze vergelijking laat zien hoe robotlassen de productietijd, arbeidsintensiteit en complexiteit van de hantering aanzienlijk vermindert, zelfs bij assemblages met een groot lasvolume.

Assemblagevoorbeeld 2:

Hoofdonderdeel: HEA260 | Onderdelen: 11 | Gewicht: 523 kg (1154 lb)

• Robotlassen – totale fabricagetijd: 1:08:18
• Handmatig lassen – totale fabricagetijd: 5:06:00
  

Conclusie: Voor deze assemblage is de totale fabricagetijd met de Fabricator 78% sneller dan volledig handmatig fabriceren.

In dit voorbeeld wordt een HEA260-balk met 11 onderdelen geëvalueerd. De Voortman Fabricator kan alle 11 onderdelen automatisch op elkaar afstemmen en lassen met behulp van robotlassen, wat resulteert in een totale geautomatiseerde laslengte van 9228 mm ≈ 9 meter (30 ft) zonder dat er handmatige tussenkomst nodig is. Dit niveau van lasautomatisering leidt tot een totale productietijd van slechts 1 uur en 8 minuten.

Een volledig handmatig lasproces voor dezelfde assemblage duurt daarentegen meer dan 5 uur. Het verschil zit hem in de handelingen en positionering die nodig zijn tijdens handmatige fabricage. Met een balkgewicht van meer dan 523 kg (1154 lb) en componenten zoals de basisplaat aan de linkerkant met aan elke zijde meerdere kleinere platen, moet de lasser de assemblage herhaaldelijk herpositioneren en draaien om bij alle lasnaden te kunnen komen. Elke herpositionering vereist kraanwerk en controle, wat de productietijd aanzienlijk verlengt.

Dit voorbeeld laat zien dat de efficiëntie van de fabricage wordt bepaald door het maximaliseren van de boogtijd en het minimaliseren van de hantering. Hoe meer continu het lasproces verloopt, hoe groter de tijdwinst.

Montagevoorbeeld 3:

HEA500 | Onderdelen: 7 | Gewicht: 1231 kg (2714 lb)

• Robotlassen – totale fabricagetijd: 0:55:24
• Handmatig lassen – totale fabricagetijd: 3:26:00

Conclusie: Voor deze assemblage is de totale fabricagetijd met de Fabricator 73% sneller dan volledig handmatig fabriceren.

Deze HEA500-assemblage heeft 7 sub-onderdelen, die allemaal volledig kunnen worden verwerkt met robotlassen van de Voortman Fabricator. Het systeem past de complete assemblage automatisch in elkaar en last deze, waarbij een totale laslengte van ≈ 68 m (223 ft) wordt bereikt zonder dat er handmatige tussenkomst nodig is. Dankzij dit niveau van lasautomatisering is het gehele proces in slechts 55 minuten voltooid.

Een volledig handmatige lasaanpak vereist echter 3 uur en 26 minuten voor dezelfde assemblage. Er gaat veel tijd verloren aan het hanteren en positioneren van onderdelen en het draaien van de assemblage. De vergelijking tussen geautomatiseerd lassen en handmatig lassen laat duidelijk zien hoe robotlassen de workflow stroomlijnt en de productietijd drastisch verkort, zelfs bij relatief eenvoudige assemblages.

Waarom is robotlassen sneller?

Robotlassen is in deze voorbeelden vooral sneller omdat het positioneren en lassen volledig zijn geïntegreerd in één geautomatiseerd proces. Met de Fabricator worden onderdelen automatisch gepositioneerd, uitgelijnd en gelast. Er is geen tussenliggende handmatige verwerking, hermeting of overdracht tussen werkstations nodig. Dit elimineert een aanzienlijke hoeveelheid handmatig werk en vermindert het risico op fouten tussen de verschillende stappen.

Bovendien bewaart het systeem informatie uit het montageproces en past deze direct toe tijdens het lassen. Dit betekent dat de robot precies weet hoe elk onderdeel is gepositioneerd, waar de openingen zich bevinden en hoeveel laswerk er nodig is. Door deze informatie gedurende het gehele proces mee te nemen, worden onnodige aanpassingen en hermetingen geëlimineerd, wat de snelheid en consistentie verder verhoogt.

Belangrijk is dat deze efficiëntie de complexiteit niet verplaatst naar de werkvoorbereiding. De werkvoorbereiding voor de Fabricator kan in slechts enkele minuten worden uitgevoerd, waardoor het gehele proces gestroomlijnd blijft, van kantoor tot werkvloer.

Wanneer is robotlassen niet efficiënt?

Hoewel robotlassen in veel situaties aanzienlijke voordelen biedt, is het niet altijd de meest efficiënte keuze. Handmatig lassen is praktischer voor eenvoudige assemblages.

Neem bijvoorbeeld een reeks lichtgewicht profielen met alleen een kop- en voetplaat. Een lasser kan de onderdelen snel handmatig positioneren en lassen in een continue werkstroom. Door de eenvoud van de assemblage kan de lasser efficiënt van de ene balk naar de volgende gaan, zonder dat er een complexe instelling of herpositionering nodig is. Bij Voortman beschouwen we een assemblage met minder dan vier onderdelen als een eenvoudige assemblage.

Voordelen van geautomatiseerd lassen voor staalbouw

Wanneer robotlassen assemblages tot wel 78% sneller produceert, reikt de impact voor een staalbouwer veel verder dan alleen de cyclustijd. Het verhoogt direct de productiecapaciteit zonder dat er extra arbeidskrachten nodig zijn. Hierdoor kunnen meer projecten binnen hetzelfde tijdsbestek worden voltooid. De doorlooptijden worden korter en voorspelbaarder, waardoor de leverbetrouwbaarheid voor klanten toeneemt. Tegelijkertijd zorgt de consistente kwaliteit van het robotlassen voor minder herwerk en materiaalverspilling, waardoor de totale productiekosten dalen.

Door repetitieve laswerkzaamheden te automatiseren, kunnen ervaren lassers zich richten op complexe, hoogwaardige taken waarbij hun expertise het meest van belang is. Het resultaat is een efficiëntere bedrijfsvoering waarmee de productie kan worden opgeschaald, het bedrijf concurrerend blijft op het gebied van prijs en levering, en flexibeler kan inspelen op de toenemende vraag zonder in te leveren op kwaliteit.