Práticas recomendadas de usinagem CNC:“Alta mistura – baixo volume” e produção de “pedido em lote”

Deseja gerar mais receita com suas máquinas-ferramentas CNC? Considere como eles podem ser implantados para as necessidades atuais de fabricação sob demanda, como High Mix – Low Volume (HMLV) e produção de pedidos em lote.

Desde o início da era da fabricação industrial de produção em massa até o presente, os fabricantes de máquinas-ferramenta CNC devem se adaptar e inovar continuamente para acompanhar as tendências em evolução na fabricação.

A indústria tem visto mudanças drásticas e desenvolvimentos na demanda por peças produzidas. Eles variam de peças únicas, número definido e específico de peças, até produção em massa e de volta à produção em lote.

Atualmente, a demanda de produção mudou para a fabricação “sob encomenda” e “sob demanda”, como a fabricação de alta mistura e baixo volume (HMLV), bem como a fabricação de pedidos em lote.

Na fabricação HMLV, são desejados baixos níveis de estoque (de uma peça até um máximo de 50 peças), enquanto os pedidos em lote envolvem pedidos de produção repetidos de 1 ou 10 peças até 500 a 1.000 peças.

Alta Mistura - Produção de Baixo Volume (HMLV):O que você precisa considerar na usinagem CNC

Também conhecida como fabricação sob encomenda, a fabricação High Mix – Low Volume (HMLV) é o processo de fabricação de uma grande variedade de produtos em pequenos lotes. Muitas vezes, a produção HMLV é usada em indústrias que exigem itens únicos e complexos com requisitos de qualidade específicos.

Fatores que impulsionam a demanda para produção de HMLV

Cada vez mais popular entre os fabricantes de produtos semicondutores e outros setores de rápida movimentação, a produção de alto mix – baixo volume ajuda os fabricantes a reduzir seu estoque ou ter estoque zero, atendendo às demandas flutuantes.

Isso os ajuda a gerenciar melhor seus recursos – afinal, o estoque é dinheiro parado. Dito isto, a atual pandemia mostrou que não ter nenhum estoque em mãos também pode ser desastroso. Se a cadeia de suprimentos de logística quebrar, as práticas de fabricação Just-In-Time (JIT) podem não ser viáveis. Com menor produção sob demanda, a fabricação HMLV é perfeita para tais situações.

A produção HMLV também é útil devido ao prazo de validade reduzido dos produtos nos dias de hoje.

Vejamos o mercado de eletrônicos, por exemplo. No passado, as peças podem ser mantidas por 10 anos ou até mais. Atualmente, a vida útil máxima dos componentes eletrônicos varia de três a cinco anos, na melhor das hipóteses. Durante esse período, os designs dos produtos e a tecnologia usada teriam mudado radicalmente – telefones celulares com 12 meses de uso são vistos como “velhos” hoje em dia!

Ambos os pontos (baixo ou nenhum estoque; ciclos de produtos mais rápidos) mudaram radicalmente e influenciaram a fabricação. Eles tornam viável e prático para os fornecedores de peças implementar técnicas de produção HMLV.

HMLV para fabricantes de peças de pequeno e médio porte

Hoje, é comum que pequenas e médias empresas manufatureiras recebam pedidos em lotes menores. Essas ordens podem ser repetidas com frequência ao longo do tempo. Alternativamente, eles podem receber muitos pedidos de peças que são diferentes em formas, especificações e materiais.

Para fabricantes de peças para PMEs, as configurações de produção flexíveis, como a produção HMLV, são preferidas. Incorporando máquinas e sistemas de automação, essas configurações de produção são projetadas para lidar com uma série de peças muito diferentes ao mesmo tempo.

Esses pedidos de peças podem ser em número de um dígito até algumas dezenas ou até 500 peças por pedido. Eles precisam ser programados para serem repetidos no tempo, em quantidades iguais ou diferentes.

Estudo de caso de produção HMLV:fabricante de peças aeroespaciais e semicondutoras

CEO/diretor administrativo
Fabricação de peças aeroespaciais e semicondutoras, Cingapura

Problema do cliente:falta de espaço e mão de obra

O cliente A administra uma empresa de fabricação de peças muito bem-sucedida com principalmente centros de usinagem CNC autônomos e alguns centros de torneamento CNC. A produção é realizada em dois turnos de 10 horas cada.

No entanto, ao longo do tempo, a empresa enfrentou grandes restrições tanto de espaço quanto de mão de obra qualificada. Em Cingapura, é difícil contratar e reter operadores de máquinas CNC treinados. Isso foi especialmente frustrante para o CEO/diretor administrativo, devido ao boom nas demandas por peças usinadas de semicondutores por seus clientes

Solução:D2-5AX da Hwacheon com trocador automático de peças AWC 20

Para resolver seus desafios, o Cliente A decidiu investir em um Centro de Usinagem de 5 Eixos Hwacheon D2-5AX com Trocador Automático de Peças AWC 20. Essa configuração é ideal para produção de Alta Mistura – Baixo Volume (HMLV), bem como outras necessidades de fabricação.

Com esta nova configuração, o Cliente A pode executar 20 peças do mesmo projeto ou 20 peças totalmente diferentes em uma configuração. Ele também pode operar as máquinas-ferramentas CNC praticamente 24 horas por dia, 7 dias por semana, aumentando significativamente a produtividade e a lucratividade.

Isso não é tudo. Seu operador de máquina pode trabalhar simultaneamente em outras máquinas, enquanto o D2-5AX da Hwacheon fez automaticamente as peças necessárias. Ele não apenas preencheu as quatro horas restantes do dia, mas eliminou a necessidade de qualquer outro tempo de inatividade devido à falta de operadores.

Graças a esta nova configuração, a produtividade e os lucros aumentaram na empresa. Agora, sempre que seu cliente precisar que as peças sejam feitas com urgência, o Cliente A pode filtrar essa peça com prioridade no sistema de automação, reduzindo drasticamente seu tempo de reação para pedidos urgentes. Graças à capacidade de posicionamento de 5 eixos, ele pode assumir trabalhos que, de outra forma, teria rejeitado no passado.

Satisfeito com o resultado, o Cliente A está procurando agora o próximo maior Centro de Usinagem de 5 Eixos – D3-5AX com Sistema Automatizado de Paletes APC 7/14 ou com 21 estações Made by Hwacheon.

Produção de pedidos em lote:o que considerar na usinagem CNC

A ordem de lote é uma ordem de produção repetida para um número específico de peças - isso pode variar de 1 a 10 e até 1.000 peças em um único pedido.

A produção em lote geralmente envolve a produção rápida de peças idênticas simultaneamente, com cada peça passando por etapas separadas no processo de fabricação. Nesses cenários, um lote de peças não pode começar em um novo estágio se o lote de peças anterior ainda estiver nessa parte do ciclo.

No passado, os fabricantes de peças precisavam configurar uma ou várias máquinas-ferramentas (torneadores CNC ou fresadoras) em várias configurações diferentes com acessórios projetados especificamente. Cada um é tratado por um operador em uma máquina.

Hoje, esses pedidos em lote podem ser feitos com uma única configuração – por exemplo, com um Centro de Usinagem de 4+1 Eixos (D2-5AX/D3-5AX).

Com a ajuda de um Trocador Automático de Peças (AWC), o operador pode configurar a máquina e o sistema e permitir que funcione de forma independente. O operador só precisa monitorar o processo ocasionalmente, trocar ferramentas novas, se necessário, retirar peças acabadas ou carregar o sistema de automação com matérias-primas frescas.

Enquanto isso, o operador pode lidar com uma segunda ou até uma terceira máquina/sistema.

Para executar várias peças iguais - ou executar várias peças muito diferentes - você deve considerar se o seu sistema de usinagem CNC pode alternar para as ferramentas de corte corretas durante o processo de produção. É aqui que entra em ação um Trocador Automático de Ferramentas (ATC), permitindo que peças com maior complexidade sejam feitas.

De quantas estações você precisa em um trocador automático de ferramentas (ATC)?

Para a maioria dos clientes, seus requisitos e aplicações podem ser tratados com um magazine de ferramentas de 60 estações. Tal sistema pode incluir um único Centro de Usinagem de 5 Eixos D2-5AX/D3-5AX com ATC 60 ou com AWC 8/20.

Caso haja necessidade de maior complexidade nas peças a serem feitas, ATCs maiores com 90, 120 ou até 320 estações podem entrar em ação. No entanto, como os usuários finais têm um orçamento limitado, esses ATCs maiores e mais flexíveis geralmente são reduzidos em tamanho ou número. Além disso, não faz sentido manter esses porta-ferramentas por longos períodos, pois poeira e sujeira se depositarão no cone e afetarão a qualidade da excentricidade. Para preencher um magazine de ferramentas com, digamos, 120 porta-ferramentas e ferramentas de corte também requer um investimento muito alto.

Em vez de apenas gastar dinheiro em um ATC grande, é importante que você verifique com seus clientes as peças mais comuns a serem feitas, ou quando novos pedidos de peças diferentes devem ser feitos. Você pode então verificar se as ferramentas padrão podem ser compartilhadas entre essas peças e determinar quantas ferramentas são necessárias, sejam elas comuns ou não padrão.

Aqui está a boa notícia. Um centro de usinagem de 5 eixos (4+1 ou 5 eixos) permite que você utilize totalmente as ferramentas padrão em sua configuração de usinagem. Isso ocorre porque a peça pode ser facilmente posicionada na posição de corte correta pela máquina.

Tal flexibilidade não pode ser encontrada em um Centro de Fresamento Vertical (VMC) ou mesmo em um Centro de Fresamento Horizontal (HMC) - em ambos os casos, são necessárias ferramentas personalizadas ou acessórios especialmente projetados.

Observação:Se uma máquina CNC foi comprada e entregue ao usuário final, é tecnicamente possível alterar o ATC anexado para um tamanho maior. No entanto, você precisa estar preparado para um custo mais alto, bem como um processo tecnicamente complicado. Assim, aconselhamos que complementos como ATCs sejam selecionados antes de os pedidos serem feitos.

Estudo de caso de produção em lote:fabricante de peças de semicondutores

Chefe de Produção
Fabricação de peças de semicondutores, Cingapura

Problema do cliente:processo de fabricação padrão incapaz de lidar

O cliente B, o gerente-chefe de produção de um fabricante de peças de semicondutores, tem um problema com o atendimento de vários pedidos de fabricação dos setores de semicondutores e eletrônicos.

Com os Centros de Fresagem Vertical (VMCs) padrão, sua linha de produção podia lidar com peças com designs simples e com apenas alguns acessórios personalizados a serem feitos. Para esses trabalhos, o número de ferramentas para cada operação para atender a essas peças pode ser alcançado com um tamanho ATC padrão de até 30 estações.

No entanto, com o número crescente de pedidos e a crescente complexidade das peças, ficou claro para o Cliente B que seu modo de operação atual não era sustentável. A forma padrão de fabricação não conseguia atender às demandas de seus clientes, exigindo muitas máquinas e/ou operadores.

Solução:D2-5AX da Hwacheon com ATC 60 e AWC 8

Para resolver os desafios do Cliente B, oferecemos a ele uma configuração projetada para produção de pedidos em lote - o centro de usinagem de 5 eixos D2-5AX da Hwacheon com ATC 60 e AWC 8.

Com esta configuração, o Cliente B conseguiu melhorar a flexibilidade, produtividade e rentabilidade de sua produção, permitindo que sua empresa aumentasse sua lucratividade sem incorrer em custos adicionais de máquina ou mão de obra.

Encorajado pelos avanços alcançados com o Centro de Usinagem de 5 Eixos e sistema da Hwacheon, o Cliente B comentou que ele definitivamente procurará a próxima compra de máquina em uma configuração semelhante novamente.

Conclusão

In today’s volatile and uncertain manufacturing environment, flexibility and adaptability is key in CNC machining.

With the right set-up involving multi-axis machines, automatic workpiece changers (AWCs) and automatic tool changers (ATCs), part manufacturers can expand their markets to cater to their customers that require more complex parts to be made with quick deliveries. Such set-ups are ideal for both High Mix – Low Volume (HMLV) and Batch Order productions.

Offering a range of multi-axis machining centres like the D2-5AX, Hwacheon Machine Tools is able to provide practical and cost-effective solutions for part manufacturers. Learn how you can tap on our solutions by filling up our contact form today!