Skaitmeninis liejimo mašinos dvynys – modeliavimas ir optimizavimas 2025

Įvadas į skaitmeninius dvynius liejimo pramonėje

Skaitmeniniai dvyniai liejimo mašinoms (angl. Digital Twins) yra tikslūs modeliai, jungiantys realaus pasaulio duomenis su skaitiniais modeliavimais. Tai leidžia realiuoju laiku stebėti mašinos, formos ir plastiko elgseną. 2024 m. pasaulinė skaitmeninių dvynių rinka viršijo 15 mlrd. USD. Priežastis paprasta: kiekviena sutaupyta ciklo minutė ir sumažintas brokas tiesiogiai gerina OEE ir mažina TCO.

Integracija su OPC-UA, Euromap 77 ir MES sistemomis suteikia pilną vaizdą apie procesą. Įmonės, naudojančios Tederic Smart Monitoring sprendimus kartu su CAE įrankiais (pvz., Moldflow), praneša apie 25-35% trumpesnį naujų formų paleidimo laiką.

Kas yra skaitmeninis liejimo mašinos dvynys?

Skaitmeninis dvynys – tai dinamiškas realaus objekto atvaizdas, naudojantis duomenis prognozėms ir optimizavimui. Liejime išskiriami trys sluoksniai:

• Mašinos dvynys – hidraulika, pavaros, valdymas
• Proceso dvynys – slėgis, temperatūra, klampumo profiliai
• Formos/produkto dvynys – aušinimo trajektorijos, susitraukimas, deformacijos

Skaitmeninių dvynių vystymosi istorija

Konceptą NASA aprašė dar 2002 m., tačiau praktinis diegimas prasidėjo su Industry 4.0 plėtra. Nuo 2010 m. dominavo statiniai modeliai, o nuo 2018 m. jutiklių ir debesijos technologijos leido sukurti tankius duomenų srautus. 2025 m. matome perėjimą prie ištisų ekosistemų, jungiančių ne tik liejimo mašinas, bet ir robotus bei periferinę įrangą.

Skaitmeninių dvynių tipai

Įmonės paprastai pradeda nuo proceso dvynio, nes čia greičiausiai pasireiškia finansinė nauda optimizuojant slėgio ir temperatūros profilius. Vėliau pereinama prie mašinos modulių prognozuojamai priežiūrai ir formos dvynio, integruoto su metrologijos įrankiais (3D skeneriais).

Proceso skaitmeninis dvynys

Jis stebi duomenis iš įpurškimo mazgo ir formos. Pagrindinė užduotis – numatyti defektus (įtraukas, neiliejimus) ir siūlyti greičio profilių korekcijas. Pažangios sistemos gali įspėti apie nukrypimus likus 15 sekundžių iki broko atsiradimo.

Mašinos skaitmeninis dvynys

Modeliuoja pavarų, hidraulikos ir elektros sistemų elgseną. Tederic DE/NE mašinoms jis stebi uždarymo jėgas, slėgio pulsacijas ir vožtuvų reagavimo laiką. Tai leidžia aptikti gedimus anksčiau, nei nukenčia kokybė. MTBF rodiklis pagerėja 10-15%.

Formos skaitmeninis dvynys

Kuriamas iš CAD duomenų ir 3D skenavimų. Stebi aušinimo kanalus, stūmiklius ir judančias dalis. Tai kritiška daugiaviečių formų (pvz., 16+ lizdų) atveju, kur menka asimetrija gali sukelti broką vienoje formos pusėje.

Struktūra ir pagrindiniai komponentai

• Jutikliai – temp, slėgis, vibracija
• Duomenų rinkimo sistemos – Industrial Ethernet, 5G
• Apdorojimo platformos – Edge serveriai
• Modeliavimo programinė įranga – Moldflow, Moldex3D
• Vizualizacija – prietaisų skydeliai (dashboards)

Jutiklių sluoksnis

Dvynio efektyvumas priklauso nuo duomenų kokybės. Naudojami K klasės termoporos (tikslumas ±0.5°C), pjezoelektriniai slėgio jutikliai formos viduje ir termovizinės kameros plokščių temperatūros pasiskirstymui stebėti.

Pagrindiniai techniniai parametrai

• Prognozės tikslumas – 3-5% slėgiui, 2-3% temperatūrai
• Duomenų diskretizavimas – 100 ms
• Vėlavimas (latency) – max 1.5 s
• Atitiktis standartams – IEC 62443 (kibernetinis saugumas)

Skaitmeninių dvynių pritaikymas

• Projektavimas – aušinimo kanalų optimizavimas
• Paleidimas – bandomųjų liejimų skaičiaus mažinimas
• Gamyba – energijos efektyvumo stebėjimas ir OEE gerinimas
• Aptarnavimas – rekomendacijos, kada perpoliruoti formos lizdus

Kaip pasirinkti tinkamą strategiją?

Pasirinkimas turi atitikti verslo tikslus. Jei prioritetas – greitas naujų formų paleidimas, rinkitės proceso dvynį su stipria CAE analize. Jei svarbu mašinų patikimumas – akcentuokite mašinos dvynį su prognozuojama priežiūra.

Modelio priežiūra ir eksploatacija

Skaitmeninis dvynys reikalauja reguliaraus kalibravimo. Svarbu atnaujinti medžiagų modelius po kiekvieno žaliavos pakeitimo ir tikrinti jutiklių duomenų teisingumą. Rekomenduojama 3-6-12 taisyklė: kas 3 mėn. validuoti duomenis, kas 6 mėn. peržiūrėti įrangą, kas 12 mėn. atlikti pilną auditą.

Apibendrinimas

Skaitmeniniai dvyniai liejimo mašinoms tampa standartu šiuolaikinėse gamyklose. Sujungdami realybę su modeliavimu, jie leidžia sutaupyti iki 15% energijos ir žymiai padidinti gamybos našumą. Sėkmė priklauso nuo etapinio diegimo, duomenų kokybės ir aiškių tikslų kėlimo.

Jei planuojate diegti šią technologiją, susisiekite su TEDESolutions ekspertais. Mes padėsime atlikti duomenų auditą ir įgyvendinti bandomąjį projektą.

Apibendrinimas

Skaitmeniniai liejimo mašinų dvyniai pereina iš įdomybės stadijos į standarto vaidmenį šiuolaikinėse gamyklose. Jungdami realius duomenis su CAE modeliavimais, jie leidžia numatyti defektus, sutrumpinti paleidimo laikus, stabilizuoti kokybę ir sumažinti energijos sąnaudas net iki 15%. Raktas – etapinis diegimas, duomenų kokybė ir aiškūs KPI. Bendradarbiavimas su partneriu, kuris supranta tiek skaitmenines technologijas, tiek liejimo proceso realijas, leidžia skaitmeninio dvynio potencialą paversti apčiuopiama finansine nauda ir konkurenciniu pranašumu. Jei planuojate pradėti, pradėkite nuo duomenų audito ir pilotinio projekto su kritine forma – rezultatus pamatysite greičiau, nei tikitės.