טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

עבודה סמינריונית

טכנולוגיות ייצור חדישות

מרצה: משה גולדברג

מגיש: יוני אריאלי

060122033ת.ז:

1

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

שנה"ל תשס"ב

2011

תוכן עניינים

עמודתיאור3. מבוא1

3 מטרת העבודה1.13-4. מוצר ודרישות החלק2

3 תיאור החלק2.14 דרישות לקוח2.1

4-5. מידול החלק ושרטוטים34 החלק בתלת ממד3.15 החלק בהיטל פנים ועל 3.1

6. חומר הגלם46 אלומיניום4.16 הרכב החומר4.16 תכונות מכאניות4.26 שימושים4.3

7-9. סקירה טכנולוגית לייצור חלקים5LBM7 תהליך חיתוך בלייזר 5.1-Water תהליך חיתוך במים 5.2Jet

8-9

10-11. בחירת הקונספט610 פירוט הקריטריונים6.1PUGH11 טבלת 6.211בחירה בין החלופות 6.3

12. תיאור תהליך הייצור וזמנים712 לו"ז להכנת החלק7.112 כמות חו"ג להזמנה מלקוח7.2

13. סיכום813. יומן עבודה9

14. ביבליוגרפיה10

רשימת איורים

איור מספר1

3תמונה של החלק הנדרש לייצור

איור מספר2

4תיאור הפריט המיוצר בתלת ממד

איור מספר3

5הפריט הנדרש לייצור בהיבט פנים ועל

איור מספר4

LBM7תהליך חיתוך בלייזר

2

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

איור מספר5

Water-Jet8תהליך חיתוך במים

רשימת טבלאות

טבלה מספר1

6טבלת תרכובת של סגסוגות אלומיניום

טבלה מספר2

60616תכונות מכאניות של אלומיניום

טבלה מספר3

PUGH11טבלת

טבלה מספר4

13יומן עבודה

מבוא.1

מטרת העבודה1.1

הכרה ויישום של טכנולוגיות ייצור חדישות בשונה מהטכנולוגיות הקיימות בתעשייה ,

למידה של דרכים נוספות להתמודדות עם בעיות ייצור.

הלקוח מעונין לייצר חלק מסוים מחומר גלם ושרטוטים המסופקים על ידיו תוך כדי

מגבלה של זמן אספקה.

מטרת העבודה היא לייצר פריט בשיטת עיבוד מודרנית על ידי קבלת תמונה של

חלק וחומר גלם בלבד ובנוסף להתחשב במגבלות הייצור הקיימות במפעל )מספר

מכונות , עובדים וכד'(.

מוצר ודרישות לקוח.2

תיאור החלק 2.1

3

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

- תמונה של הנדרש לייצור1איור מספר

פריט זה משמש כחלק ממוצר )תחנת מידע המוצבת בקופות החולים(. מוצר אחד

פריטים זהים. 50מכיל בתוכו

דרישות לקוח 2.2

6061 חלקים שיעובדו מחומר אלומיניום 500,000ייצור-T6.

( ייצור החלק יבוצע בשיטת ייצור מתקדמת: חיתוך במיםWater

Jet( או חיתוך בלייזר )LBM. בכמות הנדרשת )

10,000סך העמדות שניתן לייצר מהכמות הנדרשת הינה

יחידות.

מפני שפריט זה הינו חלק מהרכבה כוללת של מוצר דרישת

הלקוח הינה שאספקת הפריטים תהיינה חודש מהרגע שבו סופק

חומר הגלם.

4

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

16,700על מנת לעמוד ביעדים מרגע הגעת חומר הגלם למפעל יש לייצר ביום

-Setחלקים ביממה, נתון זה הינו תאורטי מפני שלא נלקחו בחשבון זמני הפסקות ,

Up .'זמני תקלות וכד ,

על מנת שכן נעמוד ביעד תוך התחשבות בכל הגורמים ניתן להניח שתי הנחות יסוד:

יחידות ביממה. 17,000קניית מכונה המסוגלת לייצר כמות של

.העברת חלק מהעבודה לייצור אצל קבלני משנה

במידה והמפעל לא יעמוד בזמני הייצור והאספקה יוטלו קנסות.

מידול החלק ושרטוטים.3

החלק בתלת מימד.3.1

החלק בהיטל פנים ועל 3.2

5

-הפריט הנדרש לייצור בתלת מימד 2איור מספר

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

6

-הפריט הנדרש לייצור בהיבט פנים ועל 3איור מספר

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

חומר הגלם.4

אלומיניום.4.1

.T6-6061כמצוין חומר הגלם עשוי מאלומיניום

חומר זה מכיל ברובו מגנזיום וסיליקון בעל תכונות מכאניות טובות וניתן לריתוך

בקלות. סגסוגת מאוד נפוצה בתעשייה.

לסגסוגת אלומיניום חוזק מכאני גבוה בעלת תכונות חשובות מאוד התורמות רבות

לפיזור החום- היא מוליכה חום בצורה טובה מאוד. יתרון נוסף הוא במשקלה הנמוך

מאוד.

חייב לעבור טיפול תרמי לאחר ההלחמה ולכן ייצורו יקר יותר.6061אלומיניום

הרכב החומר.4.2

תרכובות של סגסוגות אלומיניום נפוצות )% משקל(

4.3.

תכונות מכאניות .4.3

שימושים.4.4

חומר זה מאוד נפוץ בתעשייה כיום הוא מחליף חומרים כמו עץ, ברזל ואבן, אזבסט

ופיברגלס. הוא מתאים יותר לסביבת המגורים בגלל תכונותיו הפיזיות, מחירו הזול

ואפשרות העיצוב הבלתי נגמרות. מאוד שמיש בתחום התעופה בגלל משקלו הנמוך.

7

אלומניום )Al(טיטניום )Ti(אבץ )Zn( כרום )Cr(מגנזיום )Mg(מנגן )Mn(נחושת )Cu(ברזל )Fe(צורן )Si(סגסוגת שארית60610.40-0.80.70.15-0.400.150.8-1.20.04-0.350.250.15

]Kg/m^3[ צפיפות]W/m∙k[ מקדם הולכת החום]GPa[ מודול אלסטיותYield strength ]MPa[Coefficient of thermal expansion ]ppm/C[Aluminum alloy

6061-T627001677027623.4

-טבלת תרכובת של סגסוגות אלומיניום1טבלה

6061 -תכונות מכאניות של אלומיניום2טבלה

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

סקירה טכנולוגית לייצור חלקים.5

LBM תהליך חיתוך בלייזר .5.1

לחיתוך חומרים שונים הנמצאיםלייזר באמצעותה משתמשים בטכנולוגיה

. אלומת אור מרוכזת המאדה את החומר "הבלתי רצוי". פסי יצורבשימוש ב

וצורות מסובכות. החומריםצינורותבשיטה זו משתמשים לחיתוך לוחות,

, פלדה, נחושת,אלומיניוםהנפוצים בהם נהוג להשתמש בשיטה זו, הם:

, ועוד.PVC, עץ פרספקס

הלייזר פולט פוטונים בקרן צרה והאור הוא בקירוב טוב מונוכרומאטי )אותו

אורך גל לכל הפוטונים(, קוהרנטי )אותה פאזה(. עיקרון פעולה- מיקוד הקרן

(. הגז מפנה פסולת ומונע התחמצנות.Co2ע"י העדשות והזרקת סילון גז )

קילוולט 500 ל-50מתחי האצה – בין •

mm 6עובי מקסימאלי לחיתוך באלומיניום– •

m/s 0.8מהירות חיתוך ))•

mm 1.5 ÷ 0.75קוטר קרן אופייני -•

mm 0.127 ÷0.025רמת דיוק - •

. עדשה מרכזת1. קרן הלייזר2. סילון הגז )גז חיתוך(3.סימני חיתוך קרן הלייזר 4.גרדים 5.חומר לחיתוך-חומר הגלם6.קו החיתוך-נקודת הנגיעה של קרן הלייזר 7.פיה 8.כיוון החיתוך9

8

LBM-תהליך חיתוך בלייזר 4איור מספר

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

יתרונות-

דיוקמהירותהפסדי חומר מזערייםעבודה שקטה.אין כוחות הפועלים על העובד ומתאים למגוון רחב של חומרים

חסרונות-

עלות גבוהה מאוד מ"מ30מגבלה של עובי בחיתוך עד היתוך האזורטיב פני שטח ושינוי תכונות בשכבה העליונה של העובד

מייצר ריאקציה כימית עם חומרים מסוימים הפוגעת בסביבה

9

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

Water jet תהליך חיתוך במים . 5.2

תהליך חדירה לתוך מתכת או חומרים אחרים תוך שימוש במהירות ולחץ מים גבוה.

שיטה מועדפת בייצור חלקים כאשר חומר הגלם רגיש לטמפרטורות גבוהות.

המכשיר מחובר למשאבת מים בלחץ, כאשר המים מגיעים לנחיר הלחץ קטן

והמהירות גדלה על פי חוק ברנולי. לחץ המים חותך את החומר. לתהליך ישנו תוסף

זהו חומר ששוחק בצורת חצץ או תחמוצת אלומיניום אשר נשאב בצורה ונטורית

פנימה.

גדולים פוגעיםתאוצה ומהירותהחיתוך נעשה בצורה כזו שחלקיקי המים המקבלים

בחומר הגלם וחודרים אותו. הרסיסים פוגעים באזור קטן ביותר בחומר ובו

מתפתחים סדקים קטנים. סילון המים שוטף את החלקיקים שנוצרים כתוצאה

מהחיתוך והסדקים מתפתחים ומתקדמים בחומר עד לחדירה מלאה.

ליטר לדקה(, וניתן למחזר את1.9המכונות משתמשות בכמות מצומצמת של מים )

[bar]14000[ ועד BAR]1500הלחץ הנוצר נע בין המים שבשימוש במערכת סגורה.

לחץ גבוה מאוד.

אפשרי לחתוך במים מגוון של חומרים כגון : חומרים תעופתיים , זכוכית , אבן , שיש,

, פליז, כסף, פלדה, נירוסטה ועוד.PVCספוג, גומי ,

מכונת החיתוך במים הינה ממוחשבת וניתן לבצע חיתוך ישירות מתוך קובץ תכנון

וייצור בעזרת מחשב )תיב"ם( במגוון פורמטים.

– 400לחצים אופיינייםMPa 1400; יכולים להגיע עדMpa

700-800מהירות חיתוךmm/min

מ"מ 250עוביי חיתוך –עד

מ"מ1 ל-0.05קוטר הנחיר – בין

– מ"מ0.13רמת דיוק -\+

כניסת הנוזל.1יהלום.2

10

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

חלל שאיבת התוסף.3כניסת התוסף.4צינור ערבוב.5נחיר.6עובד מלא.7עובד לאחר עיבוד.8

יתרונות:

.אין היווצרות מאמצים תרמיים או שבבים.אבקלא מייצר .גימור וביצוע מספר פעולות שונות בחומרים שונים בזמן אחד.טיב שטח גבוה מאוד, לא משאיר קצוות חדים.ללא גזים וחומרים מסוכנים.תחזוקה שוטפת קלה.עליות ייצור זולות

חסרונות:

-זמן חיתוך ארוך יחסית לLBM.כאשר מדובר בעובדים דקים – .אם החומר עבה ייתכן שיחתך בצורה לא אחידה או לא יחתך כלל.לא מתאים לכל החומרים

11

Water-Jet-תהליך חיתוך במים 5איור מספר

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

בחירת קונספט.6

פירוט הקריטריונים 6.1

.PUGHנבצע השוואה בין הקונספטים ע"י טבלת

על פי שיטה זו נאמת את הקונספטים שהצבנו בדרישות הלקוח, באיזו מידה כל

עפ"י5 עד 1קונספט עונה על דרישות אלו. דירוג הקריטריונים מתבצע בסקלה מ-

חשיבותם.

-(.1, 0+, 1מתן הציונים מתבצע בשיטת )

(- עונה על הדרישה ע"פ הדרישה הרצויה.0)

- (- עונה על הדרישה במידה פחות טובה מהרצויה.1)

+( - עונה על הדרישה במידה יותר טובה מהרצויה.1)

קריטריונים:

דיוק – על החלק לעמוד בדרישות הלקוח ברמה של מידות החלק וחייב.1

לעמוד בטולרנסים הנקבעים על ידיו.

מאמצים תרמיים- גורמים לעיוות החומר גלם ושינוי בתכונות החומר..2

טיב שטח- טיב שטח ירוד מצריך פעולה נוספת על החלק לאחר עיבודו..3

12

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

מהירות חיתוך- ככל שהחלק ייוצר יותר מהר כך יתאפשר סיום הפרויקט.4

מהר יותר.

מחיר- רווחיות הייצור..5

(- יכולת העמידה בחיתוך עוביים.mm)3עומק חיתוך .6

השפעה על הסביבה- לא יוצר ריאקציות כימיות על הסביבה הקרובה..7

אחזקתיות- המכלול יעבוד לאורך זמן בלי דרישה לתחזוקה שוטפת,.8

החלפת חלקים בתדירות רבה. עלות אחזקה גבוהה ליצרן לא ישתלם

כלכלית

PUGH טבלת 6.2

WJMLBMמפרט

 DATUM

00דיוק

0-1מאמצים תרמיים

0-1טיב שטח

01מהירות חיתוך

00מחירעומד בעומק חיתוך

3(mm)00

0-1השפעה על הסביבה

00אחזקתיות

Number better: +0+1

Number worse: 0-3

Number same: 84PUGH-טבלת 3טבלה

13

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

בחירה בין החלופות 6.3

ניתן לראות שיטת העיבוד הנבחרתPUGHלאחר ההשוואה בין הנתונים לפי שיטת

.WJMהיא

הסיבות הם:

מאמצים תרמיים- החלק הינו דק דופן יצירת מאמצים תרמיים בחלק יכולים

לגרום לעיוותים מפאת היתוך החומר.

טיב שטח- לא מצריך פעולת ניקיון החלקים לאחר העיבוד

השפעה על הסביבה- לא יוצר ריאקציה כימית על הסביבה בעבודה עם שום

חומר

תיאור תהליך הייצור וזמנים.7

לו"ז להכנת החלק 7.1

6061הכנסת חומר גלם למכונה- גיליון פח אלומיניום .1

set-upביצוע .2

contourביצוע חיתוך חיצוני .3

הכנת קדחים פנימיים.4

דקות.4סה"כ ייצור חלק אחד הינו

כמות חומר גלם להזמנה מלקוח7.2

14

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

3000מידות הפחX2000 ק"ג 53.34". משקלו 1/8 עובי הפח

240מידות החלקX60 ק"ג0.128". משקלו 1/8עובי הפח

-588כמות חלקים במשטח אחד

-משטחים.851כמות משטחים שנצטרך לייצור

פעמים.851 החלפת פחים תעשה לכן

סיכום.8

דקות בהנחה שזמן סיום4על פי הנתונים מהפרק הקודם זמן ייצור של חלק הינו

חלקים500,000הפרויקט עומד על חודש ניתן לראות שלא אעמוד בייצור

שברשותי אך ורק מכונה אחת המיועדת לפרויקט זה בלבד.

:הנתונים

דקות לייצור חלק 4

יחידות 360 שעות כלומר ביממה ניתן לייצר 24סה"כ זמן עבודת מכונה

חלקים בלבד10000ובתקופת הזמן שהוקצבה לי על ידי הלקוח אוכל לייצר

מכונות10כמות המכונות שהמפעל מעמיד לרשותי-

15

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

יחידות100,000לכן אוכל לייצר רק כ-

האפשרויות העומדות בפני על מנת לעמוד בזמן האספקה :

מכונות –עלות ראשונית מאוד גבוהה ורק לאחר חישוב של40רכישה של

עלות מול תועלת אוכל לראות האם פתרון זה כדאי.

עזרה של קבלני משנה –העברת כמות של חומר גלם לקבלני משנה )שלהם

כמות גדולה של מכונות (

שילוב של שתי האפשרויות כלומר, גם רכישה של מכונות חדשות והעברת

חלק מהעבודה לייצור אצל קבלני משנה

יומן עבודה.9

נושאתאריך

בחירת נושא25/11/11

שרטוט ומידול החלק16/12/11

המשך17/12/11

תחילת מציאת חומר באינטרנט18/12/11

תחילת כתיבת הדו"ח20/12/11

בחירת טכנולוגיה25/12/11

שיפורים לפני הגשה1/1/12

ביבליוגרפיה:.10

סגסוגות אלומיניום

http://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium_alloy

חיתוך במים

16

-יומן עבודה4טבלה

טכנולוגיות ייצור חדישות- עבודה סמינריונית

http://www.jetlaser.co.il/29628/%D7%97%D7%99%D7%AA%D7%95%D7%9A-%D7%91%D7%9E%D7%99%D7%9D

אקווה קאט מפעל שעוסק בחיתוך במים ובלייזר

http://www.aquacut.co.il/he/technology.php

תמונה של חיתוך במים

http://www.google.co.il/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/Diagram_of_water_jet_cutter_machine.png&imgrefurl=http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Diagram_of_water_jet_cutter_machine.png&h=1038&w=1200&sz=218&tbnid=l93SINODZGfzGM:&tbnh=90&tbnw=104&prev=/search%3Fq%3Dwater%2Bjet%26tbm%3Disch%26tbo%3Du&zoom=1&q=water+jet&docid=io_Ioi0EsZrfsM&hl=iw&sa=X&ei=1nv7TprQJdG5hAfvsI2WAQ&ved=0CFoQ9QEwBA&dur=6125

ספקי ח"ג

http://www.packer.co.il/files/1d309a6411004721bd01178dd48e4557.pdf

17