Technologia obróbki zaczęła się od podstaw, z pełnym udziałem ręcznym w pracy, ale te wczesne metody miały poważne problemy z osiąganiem spójnych wyników. Większość pracy musiała być wykonywana ręcznie, co oznaczało częste błędy i niską efektywność. Technologia CNC odmieniła wszystko w połowie XX wieku, kiedy inżynierowie skonstruowali pierwsze maszyny sterowane komputerowo w latach pięćdziesiątych. Kluczowe znaczenie miało to, że zadania wymagające wcześniej stałej obecności operatora mogły zostać zautomatyzowane. Jaki był rezultat? Znacznie większa dokładność i fabryki produkujące części szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi w 2020 roku i opublikowanymi przez „Insight Magazine”, ponad połowa zbadanych pracowników sądziła, że dzięki automatyzacji ich praca może zyskać około 240 dodatkowych godzin pracy rocznie. To wiele mówi o tym, jak bardzo systemy CNC zwiększyły ogólną produktywność w zakładach produkcyjnych na całym świecie.
Jedną z największych zmian w historii obróbki było przejście zakładów produkcyjnych od pracy całkowicie ręcznej do systemów sterowania numerycznego komputerowego (CNC). Każdy, kto w branży przemysłowej jest od ponad dekady, widział, jak metody ręczne niemal natychmiast zniknęły z rynku, gdy technologia CNC stała się powszechnie dostępna. Eksperci wskazują, że te zautomatyzowane maszyny całkowicie odmieniły sposób wytwarzania części na hali produkcyjnej. Zgodnie z różnymi badaniami sektora przemysłowego z ostatnich dziesięciu lat, większość producentów polega obecnie w dużym stopniu na urządzeniach CNC zamiast na tradycyjnych, ręcznych narzędziach. Spoglądając wstecz na tę pełną transformację z technik starej szkoły do całkowicie zautomatyzowanych procesów CNC widać, jak bardzo producenci ceną możliwość szybszego i coraz dokładniejszego wykonywania zadań z dnia na dzień.
Pięcioosiowe frezowanie CNC oznacza duży krok naprzód w porównaniu ze standardowymi systemami trzyosiowymi. Zamiast poruszania się jedynie wzdłuż płaszczyzn X, Y i Z, jak to ma miejsce w starszych maszynach, te zaawansowane systemy potrafią manipulować przedmiotami roboczymi jednocześnie na pięciu osiach. Co to oznacza w praktyce? Producenci zyskują większą swobodę przy tworzeniu skomplikowanych komponentów, czas przygotowania ustawień skraca się, a powierzchnie są gładkie, bez widocznych śladów narzędzi. Wpływ tego rodzaju maszyn jest ogromny w takich sektorach jak produkcja lotnicza czy motoryzacyjna. Wystarczy pomyśleć o łopatkach turbinowych lub o blokach silnika – o częściach wymagających dokładnych pomiarów nawet do ułamków milimetra. Tradycyjne metody wymagałyby wielu ustawień i specjalistycznego sprzętu, natomiast dzięki pięcioosiowym maszynom wszystko odbywa się jednym podejściem, co w dłuższej perspektywie pozwala zaoszczędzić zarówno czasu, jak i kosztów.
Przejście na maszyny 5-osiowe znacząco zwiększyło efektywność operacji w wielu warsztatach. Weźmy przemysł lotniczy, gdzie skomplikowane części są normą. Warsztaty w tej branży zauważyły duże różnice od momentu wprowadzenia tych maszyn. Niektórzy producenci twierdzą, że oszczędzają godziny pracy, które wcześniej trwały dni, a dodatkowo gotowe produkty prezentują się lepiej w sposób ogólny. Firmy lotnicze nie są jednak same. Inne branże zajmujące się skomplikowaną geometrią również się angażują. Patrząc na to z perspektywy przemysłu, obróbka CNC na 5 osiach to już nie tylko luksusowa ulepska. To staje się niezbędnym sprzętem dla każdego warsztatu, który poważnie myśli o utrzymaniu się na rynku współczesnego przemysłu.
Połączenie sztucznej inteligencji (AI) i technologii Internetu Rzeczy (IoT) zmienia sposób działania maszyn CNC w zakładach produkcyjnych. Inteligentne systemy potrafią teraz przewidywać potencjalne awarie maszyn zanim do nich dojdzie, co pozwala uniknąć kosztownych przestojów. Tego typu konserwacja predykcyjna umożliwia dłuższy i bardziej płynny czas pracy urządzeń. Tymczasem urządzenia IoT zbierają w czasie rzeczywistym różnorodne dane operacyjne, dostarczając producentom lepszych informacji na temat wskaźników efektywności całkowitej wyposażenia (OEE). Zakłady wykorzystujące te połączone czujniki zauważają, że mogą lepiej alokować zasoby i śledzić wyniki pracy przez cały dzień. Niektóre badania sugerują, że zintegrowanie AI i IoT może zwiększyć produktywność o około 40% w niektórych zastosowaniach. Obserwujemy więc stopniową transformację tradycyjnych zakładów produkcyjnych w tzw. inteligentne fabryki, gdzie maszyny CNC nie tylko działają autonomicznie, ale także komunikują się z innymi systemami w celu optymalizacji harmonogramów produkcji i ograniczenia marnotrawstwa.
Dokładność obróbki CNC i jej szybkość w dużej mierze zależą od obecnego stanu systemów narzędziowych. Nowe materiały narzędziowe, takie jak ceramika czy węgliki spiekane, pozwalają maszynom pracować z znacznie większą prędkością. To skraca czas produkcji każdej części, jednocześnie poprawiając ogólną jakość produktów. To, co odróżnia nowe materiały, to ich zdolność do lepszego znoszenia zużycia oraz odporność na wstrząsy termiczne, co oznacza, że fabryki nie muszą przerywać produkcji i wymieniać narzędzi tak często podczas cykli produkcyjnych. Gdy firmy zaczynają stosować zaawansowane systemy narzędziowe, zauważają poprawę jakości powierzchni wyrobów i skrócenie czasu produkcji w całym zakresie. Weźmy na przykład producentów samochodów, którzy skrócili swoje harmonogramy produkcyjne o kilka tygodni, nie rezygnując przy tym ze standardów precyzji komponentów. Podobna sytuacja ma miejsce w przemyśle lotniczym, gdzie tolerancje są bardzo ścisłe, a mimo to dzięki nowym rozwiązaniom narzędziowym są zawsze zgodne ze specyfikacjami.
Technologia CNC stała się istotnym czynnikiem w zielonej produkcji dzięki lepszemu zarządzaniu zasobami i mniejszej produkcji odpadów. Ostatnio widzimy wiele różnych ulepszeń, od maszyn zużywających mniej energii, po warsztaty zastępujące tradycyjne materiały surowcami nadającymi się do recyklingu. Prawdziwą zaletą tych zmian jest nie tylko ograniczenie wpływu na środowisko – przyczyniają się one również do realizacji globalnych celów związanych ze zrównoważonym rozwojem. Ostatnie badanie, którego źródła nie pamiętamy dokładnie (mogło to być Global Ecolabel Network lub inna organizacja), wykazało, że niektóre efektywne systemy CNC obniżyły rachunki za energię w fabrykach o około 20 procent. Większość specjalistów zgadza się, że podejście ekologiczne przestaje być opcjonalne dla producentów myślących o przyszłości. Skoro zrównoważony rozwój staje się tak ważnym tematem w różnych branżach, można spodziewać się jeszcze więcej innowacyjnych rozwiązań, które technologia CNC będzie rozwijać na rzecz ekologicznych procesów produkcyjnych.
Rynek centrów tokarskich CNC rośnie szybko w latach 2023–2030 zgodnie z najnowszymi danymi. Według firmy Research Markets wartość globalnego rynku maszyn CNC wynosiła około 55,1 mld USD w 2022 roku, a prognozuje się, że osiągnie ona około 85,2 mld USD do 2030 roku przy rocznym tempie wzrostu rzędu 5,6%. Co napędza ten wzrost? Cóż, producenci z różnych branż potrzebują coraz bardziej precyzyjnych rozwiązań obróbczych. Duże zmiany dotyczą zwłaszcza sektora motoryzacyjnego, przemysłu lotniczego i producentów komponentów elektronicznych. Ten wzrost wynika przede wszystkim z rozwoju tzw. Przemysłu 4.0 oraz inteligentnych fabryk, gdzie technologia CNC staje się kluczowa dla utrzymania wysokich standardów jakości przy jednoczesnym kontrolowaniu kosztów produkcji.
Wzrost, który obserwujemy, wynika z kilku głównych regionów geograficznych. Weźmy na przykład Stany Zjednoczone, które obecnie osiągają wartość rynkową około 10,4 mld USD. Następnie mamy Chiny, gdzie prognozy wskazują, że wartość ta osiągnie około 20 mld USD do 2030 roku, rosnąc średnio o 7,2% rocznie. Wzrost nie ogranicza się jednak tylko do tych dwóch krajów. Cały obszar Azji i Pacyfiku, w tym Indie, Australia oraz Korea Południowa również prezentuje się obiecująco, a szacunki sugerują, że sam ten region może osiągnąć wartość rzędu 15,3 mld USD w tym samym okresie. Co czyni to wszystko możliwym? Producentów w całych regionach zwiększa zastosowanie technologii CNC w różnych procesach produkcyjnych, co napędza wydawałoby się znaczący rozwój rynku.
Automatyzacja CNC zmienia sposób, w jaki fabryki funkcjonują i jaki rodzaj pracowników jest potrzebny. Obecnie firmy poszukują ludzi, którzy znają się na maszynach sterowanych komputerowo i potrafią wykonywać różnorodne zadania programistyczne. Mówimy o osobach, które potrafią rozwiązywać problemy w przypadku awarii złożonych maszyn i pakietów oprogramowania. Firma Exactitude Consultancy niedawno przeprowadziła badania, z których wynika, że istnieje realny niedobór wykwalifikowanych pracowników w tej dziedzinie. Oznacza to, że producenci muszą więcej inwestować w programy szkoleniowe, jeśli chcą nadążać za wymaganiami produkcyjnymi i utrzymywać wysokie standardy jakości w różnych zakładach produkcyjnych.
Producenci z różnych sektorów łączą się z uczelniami i szkołami technicznymi, tworząc programy szkoleniowe dostosowane do potrzeb współczesnych zakładów zatrudniających maszyny CNC. Cel? Przygotować pracowników do wykonywania rzeczywistych zadań związanych z obsługą maszyn, tworzeniem kodów dla tych systemów i utrzymaniem ich bezawaryjnego działania. W miarę jak nowoczesne maszyny CNC stają się coraz inteligentniejsze, zwłaszcza w kontekście łączenia ich z technologiami takimi jak sztuczna inteligencja i internet rzeczy, firmy potrzebują pracowników, którzy rozumieją zarówno aspekty sprzętowe, jak i programistyczne. Rosnąca potrzeba oznacza, że w nadchodzących latach prawdopodobnie dojdzie do jeszcze większej liczby współpracy między zakładami produkcyjnymi a placówkami edukacyjnymi, co pomoże zniwelować problemy związane ze zmianami na tradycyjnym rynku pracy.
Uzyskiwanie precyzyjnych wyników w produkcji w dużej mierze zależy od wysokiej jakości usług obróbki metali, w której kluczową rolę odgrywa technologia CNC. Gdy warsztaty wykorzystują techniki takie jak frezowanie CNC lub decydują się na coś bardziej zaawansowanego, jak obróbka pięciowrzecionowa, osiągają imponujące poziomy dokładności i elastyczności. Maszyny te potrafią sobie poradzić niemal z każdym rodzajem metalu, nawet wtedy, gdy zadanie staje się skomplikowane. Ciekawą kwestią jest wpływ nowych materiałów na stale zmieniające się możliwości współczesnych warsztatów obróbczych. Im lepiej rozumiemy różne stopy i ich właściwości, tym bardziej wyrafinowane stają się nasze podejścia. Weźmy na przykład producentów samochodów czy budownych maszyn latających. Oni w dużej mierze polegają na najwyższej jakości obróbce, ponieważ każda część musi idealnie pasować. Warsztaty zauważają również realne ulepszenia. Mniejsza ilość odpadów i krótsze czasy realizacji oznaczają, że firmy oszczędzają pieniądze, a jednocześnie dostarczają części spełniających surowe specyfikacje. Dlatego tak wiele firm nadal inwestuje w te nowoczesne możliwości obróbki, mimo początkowych kosztów związanych z ich wdrożeniem.
Przemysł lotniczy w dużym stopniu polega na materiałach lotniczych, ponieważ muszą one wytrzymać ekstremalne warunki, z jakimi zwykłe materiały nie są w stanie sobie poradzić. Obróbka numeryczna (CNC) odgrywa kluczową rolę w produkcji skomplikowanych części potrzebnych do budowy samolotów i statków kosmicznych. Te maszyny wycinają metale z niezwykłą precyzją, przestrzegając przy tym bardzo konkretnych przepisów i norm lotniczych. Kiedy chodzi o ocenę, czy materiały wytrzymają próbę czasu, firmy zajmujące się CNC przeprowadzają testy dotyczące m.in. wytrzymałości metalu i jego odporności na stres mechaniczny bez ryzyka pęknięcia lub degradacji. Cały sektor opiera się na certyfikacjach takich jak normy ISO i ANSI, które oznaczają w praktyce, że producenci spełnili określone wymagania jakościowe. Dla każdego pracującego w zakresie produkcji aerospace posiadanie umiejętności prawidłowego obsługi maszyn CNC stało się niemal koniecznością, ponieważ wiele krytycznych komponentów zależy od nich pod względem dokładnych wymiarów i integralności konstrukcyjnej.
Coraz więcej osób interesuje się maszynami CNC do użytku domowego, ponieważ zajmują mniej miejsca i są dość łatwe w obsłudze, co ma sens w przypadku mniejszych projektów wykonywanych w domu lub w niewielkiej pracowni. Co ciekawe, maszyny te umożliwiają amatorom i lokalnym przedsiębiorcom dostęp do precyzyjnej produkcji, który dawniej był dostępny tylko dla dużych fabryk dysponujących dużym kapitałem. Technologia również znacznie się rozwinęła – obecnie dostępne są intuicyjne interfejsy, lepsze zabezpieczenia bezpieczeństwa, a nawet niektóre modele, które łączą się bezprzewodowo ze smartfonami. Analitycy branżowi przewidują, że w nadchodzących latach wzrośnie popyt na sprzęt CNC do zastosowań domowych, choć nikt nie jest w stanie dokładnie określić, jak szybko to podejście rozpowszechni się na różnych rynkach. Wśród osób już korzystających z tych narzędzi powstały liczne społeczności – od wspólnych przestrzeni warsztatowych, gdzie każdy przychodzi z własnymi projektami, po grupy online, w których użytkownicy dzielą się poradami i wspólnie rozwiązują problemy.
Hybrydowa produkcja łączy tradycyjne metody z nowszymi technikami addytywnymi, a ta kombinacja zmienia sposób wytwarzania produktów na hali produkcyjnej. Co sprawia, że te systemy wyróżniają się? Pozwalają fabrykom swobodniej przechodzić pomiędzy różnymi potrzebami produkcyjnymi, jednocześnie mniej marnując materiał. Przykładem jest DMG Mori, która już od lat stosuje rozwiązania hybrydowe, znacznie skracając przestoje pomiędzy zadaniami i osiągając lepsze wyniki przy skomplikowanych częściach, które kiedyś wymagały wieczności. W przyszłości większość analityków spodziewa się poważnego wzrostu zakładów CNC stosujących podejścia hybrydowe w nadchodzących latach. Dane z praktyki pokazują, że zakłady, które dokonały przejścia, zgłaszają krótsze czasy realizacji i niższe wskaźniki odpadów. Łącząc metody subtrakcyjne i addytywne, producenci nie tylko nadążają za trendami, ale faktycznie ustalają nowe standardy dla tego, co jest możliwe w nowoczesnych warsztatach produkcyjnych.
EN
