ההשפעה של הדפסה תלת מימדית על חלקים חלופיים ותחזוקה במכרות אוטומטיות

הטרנספורמציה של חלקי ספאר באמצעות ייצור אדקטיבית

פעולות כרייה אוטומטיות מייצגות את קצה חיתוך של הפרודוקטיביות התעשייתית, שבו מערכות הובלה אוטונומיות, קידוחים רובוטיים, ועומסים מבוקרים מרחוק פועלים סביב השעון בחלק מהסביבות התובעניות ביותר על פני כדור הארץ.הרווחיות של מכרות דיגיטליות אלה נשענות על זמן רב, וזמן תלוי בזמינות של רכיבים תלת-ממדיים.

המודל המסורתי דרש מפעילי כרייה לחזות כישלונות בחודשים האחרונים מראש, לשמור על מחסנים של מחסנים בשימוש לעתים רחוקות, ולעמוד שבועות של עיכובים משלוחים מיצרנים מיוחדים.ייצור מזהמים מתמוטטים הפעם. מרכיב שדרש פעם שרשרת אספקה בת שישה שבועות יכול כעת להיות מתוכנן, מודפס, ואומת בחומר של ימים.

מאמצים מוקדמים בתוך מגזר הכרייה תיעדו רווחים שניתן יהיה להבטיח.על פי ההרחבה:0McKinsey & ניתוח של החברהFLT:1, ייצור התוספים יכול להפחית את זמני העופרת הפנויים ב -70 עד 90%, תוך חיתוך עלויות ב -40 עד 60 אחוזים עבור רכיבים מתאימים.

מחיקת שרשרת האספקה של אתרים מרוחקים ומטושטשים

המורכבות הלוגיסטית של אספקת מכרה אוטומטי מודרני לא ניתן overstated. תפעול בצפון קנדה, ה- OUTback האוסטרלי, או ה-Ves הגבוהים דורשים חלקים לחצות אלפי קילומטרים דרך לפעמים שטח בלתי ניתן לערעור.העלות של משלוחים מעובדים לבד יכול לעלות על העלות של החלק עצמו. ייצור אדקטיבית מציע נתיב לספק הזכאות שרשרת כי הוא מתאים במיוחד לתעשיית הכרייה.

ארכיון תגיות: Site Digital Storages

הרעיון של מחסן דיגיטלי הוא מרכזי טרנספורמציה זו.במקום אחסון מלאי פיזי של כל חלק שניתן להעלות על הדעת, חברות הכרייה לשמור על ספריית קבצים דיגיטליים מאומתים.כאשר רכיב נכשל או מראה ללבוש, הקובץ הוא משחזר, הפרמטרים ההדפסה הם מאושרים, והייצור מתחיל באתר. גישה זו מבטלת את הצורך בממציאים חסונים גדולים תוך הבטחת רכיבים אלה תמיד זמינים בעת הצורך.

(FLT:0) Anglo AmericanearFLT:1) היה חלוצה בולטת בתחום זה, פריסת מיכלי הדפסה תלת מימדיים ניידים בפעילות מרוחקת שלה.יחידות אלה לתפקד כסדנאות המכילות עצמי המסוגלות לייצר חלקי פולימרים ומתכת ישירות באתר המכרה.החברה דיווחה על הפחתות משמעותיות בציוד בזמן למטה, במיוחד עבור מכונות שבהן חלקים חסונים כבר לא יהיו פעילים בייצור.

ניכוי עלויות הממציאיות

שמירה על מלאי חילוף מסורתי היא יקרה. Warehousing, בקרת אקלים, אבטחה, ביטוח, וספק ניהול מלאי תורמים כל אחד לשאת עלויות שיכולות לייצג 20 עד 30 אחוזים של ערך המלאי מדי שנה. ייצור תוספתי מפחית את הנטל הזה על ידי מעבר למודל מלאי מבוסס דחיפה למודל ייצור מבוסס משיכה.חלקים נוצרים רק כאשר הם נדרשים, תוך חיסול הסיכון של obsolescence וצמצום ההון הקשור במניות ללא שימוש.

עבור מכרות אוטומטיות, שבו ציוד פועל עם התערבות אנושית מינימלית, היכולת לייצר חלקי חילוף על הביקוש הוא בעל ערך במיוחד. תרגיל רובוטי שחווה כשל הילוכים קריטי לא צריך לחכות למשלוח ממפעל בגרמניה או ביפן. את ההחלפה ניתן להדפיס בן לילה, ואת המכונה יכול לחזור לשירות השינוי הבא.זה תגובה ישירות משפר את יעילות הציוד הכוללת כי מפעילי שימוש כדי למדוד את הפרודוקטיביות.

מדע החומרים מקדם את Enabling Mining-Grade Components

הספקנות המוקדמת על הדפסה תלת מימדית בכרייה המתמקדת בעמידות חומרית.כלי המיון פועלים תחת עומסים קיצוניים, אבק חודרני, טמפרטורות גבוהות וסביבות קורוזיות.דפוסים המבוססים על פולימר מוקדם פשוט לא יכלו לעמוד בתנאים אלה.התקדמות במדע החומרי התייחסה לרבים מהמגבלות הללו, פתחה את הדלת לחלקים חלופיים.

« « רפורמות גבוהה פולימרים ו Composites

מערכות ייצור תוספים מודרניות יכולות לעבד פולימרים מתקדמים כגון פוליתאתר קטונה (PEEK), פוליתאתריסיד (PEI), ו-Switch 12 התחזק עם סיבים פחמן או סיבים זכוכית.חומרים אלה מציעים תכונות מכניות שמתחרות או מעל אלה של פלסטיק מכונה קונבנציונלי וכמה מתכות. Components כגון כריות ניהול כבל, חפיסות, מעצורים, ולבושים יכולים להיות עם רמות גבוהות של עמידות לכדי כמה רמות גבוהות, עד כמה מחוזק כימיות.

(FLT:0)Carbon סיבים-reinforced ניילוןFeloph:1) הפך חומר עבודתי עבור יישומים כרייה.זה מספק את הנוקשות ואת ההתנגדות ההשפעה הנדרשת עבור רכיבים מבניים תוך כדי להיות בהיר משמעותית מאשר אלומיניום. ירידה במשקל זה מועיל במיוחד עבור ציוד אוטומטי שבו מופחתת המסה מתורגמת לצריכת אנרגיה נמוכה יותר ולהפחית את הלחץ על פעולות ומערכות כונן.

ייצור מתכתי לשותפים קריטיים

עבור היישומים התובעניים ביותר, הדפסה תלת מימדית מתכת התקדמה לנקודה שבה היא יכולה לייצר רכיבים צפופים לחלוטין, גבוהים סטריאנטים המתאימים לשימוש בכוננים, מערכות הידראוליות, ו assemblies מבניות. אבקת לייזר היתוך ותהליכי פירוק אנרגיה מכוונים יכולים לעבוד עם ⁇ טיטניום, פלדות אל-חלד, וכלי פלדה.

יישום בולט אחד הוא הייצור של התפלגות:0 [0] בלוקים של שסתום hydropheral: 1 ייצור מסורתי של רכיבים אלה כרוך במגינה של בלוק מוצק של פלדה, הסרת עד 80% מהחומר כמו פסולת. ייצור אדקטיבית מאפשר לחסום השסתום להיות מודפס עם ערוצים פנימיים וסדקים כי לעקוב אחר נתיבי זרימה אופטימלית, צמצום טיפות לחץ ושיפור יעילות המערכת בהירה, ביצועים חזקים יותר, טוב יותר, מאשר המקבילים המיוצרים שלה.

(FLT:0SandvikFLT:1), ספק מוביל של ציוד כרייה, שילב הדפסה מתכת 3D לתוך תהליך הייצור שלה עבור חלקים מסוימים חלופיים.החברה משתמשת בייצור תוספת לייצר ג'ממטות מורכבות שלא ניתן להשיג באמצעות מאצ'ינג קונבנציונלי, במיוחד עבור רכיבים במערכות הקידוח האוטומטיות שלה.

ניהול אסטרטגיה טרנספורמציה במכרות אוטומטיים

השילוב של הדפסה תלת-ממדית לפעילות תחזוקה אינו רק על משלוח מהיר יותר של חלקים.זה מאפשר חשיבה יסודית של איך תחזוקה מתוכננת, מבוצעת, ואופטימיזציה. מכרות אוטומטיות, עם רשתות החיישן הצפופות שלהם וסביבת התפעול העשירה בנתונים, ממוקמים באופן אידיאלי למנף ייצור תוספים כחלק ממערכת אקולוגית של תחזוקה חיזוי.

למנוע מודלים לתחזוקה חיזוי

תחזוקה מונעת מסורתית מסתמכת על לוחות זמנים קבועים, לעתים קרובות וכתוצאה מכך רכיבים מוחלפים זמן רב לפני סוף החיים השימושיים שלהם. תחזוקה חיזוי, מופעלת על ידי האינטרנט של דברים ואלגוריתמים למידת מכונה, מזהה את החלון ההחלפה האופטימלי עבור כל רכיב. כאשר חיישן מזהה דפוסים או חריגות טמפרטורה המעידים על כישלון מתמשך, המערכת יכולה באופן אוטומטי לגרום הדפסה 3D של חלק חלופי.

שילוב זה של ניתוח חיזוי וייצור על פי דרישה הוא חזק במיוחד במכרות אוטומטיים שבו נוכחות אנושית מוגבלת.מכרה אוטונומית מלאה עשויה לפעול לתקופות ארוכות עם צוות קטן בלבד באתר.היכולת לייצר חלקים באופן אוטומטי, ללא המתנה למשלוחים, מאפשרת פעולות אלה לשמור על זמינות גבוהה גם במהלך תקופות של צוות מוגבל.

אופטימיזציה של שמירה

ייצור תוספתי גם מאפשר חלקים להיות מתוכנן מחדש במיוחד להקלה של תחזוקה. Components ניתן לחלק לתוך תת-הערכת מודולרי כי הם קלים יותר להתקין בחללים הדוקים. מיקומים מהירים ניתן לייעל עבור גישה כלי, ותכונות היישור ניתן לשלב ישירות לתוך הגיאומטריה המודפסת כדי לפשט את ההתקנה. אלה שיפורים עיצוב להפחית את הזמן הנדרש עבור כל התערבות תחזוקה, שיפור ציוד נוסף.

יתר על כן, היכולת להחליש על עיצובים במהירות אומר כי צוותי תחזוקה יכולים לספק משוב ישיר להנדסה, וגרסאות משופרות ניתן לפרוס בתוך ימים ולא חודשים. a bracket אשר מוכיח קשה להתאים במהלך ההתקנה ניתן לעצב מחדש ולהדפיס מחדש באותו יום. מחזור זה מהיר של ההסרה מייצג עזיבתו של לולאה משוב איטי מסורתי בין פעולות שדה ויצרנים חלק.

מחקרים מהשדה

חידוש של פעילות גופנית ב- Western Australia

ניתוח גדול של ברזל באזור פילברה של מערב אוסטרליה המיושם על ייצור תוספת מתכת באתר כדי לטפל בבעיות זמינות כרוניות עם צי התרגיל האוטונומי שלה.הקשים הקידוח מסתמכים על מערכת בקרה מורכבת pneumatic הדורשת עשרות בלוקים ממניים אלומיניום. אלה כפולים חדוריים כפופים לרמות רטט גבוהות ולחץ תכוף, המוביל לעייפות לאחר מספר חודשים של שירות.

על ידי הדפסה החלפת מאניפלים ב 316L נירוסטה באמצעות מערכת היתוך אבקת לייזר, המבצע השיג עלייה של 300 אחוזים בחיי השירות בהשוואה רכיבי האלומיניום המקוריים.FLT:0 The מודפס נירוסטה פלדה מכפליים (FLT:1), המבצע השיג עלייה של 300 אחוזים בחיי השירות לעומת רכיבי האלומיניום המקוריים.

החלפת דירות ב-Copper Mine

מכרה נחושת תת-קרקעי בצ'ילה חווה כשל קטסטרופלי של כונן קוור עיקרי הנושא דיור.הרכיב הוא ברזל דוקטרילי מורכב במשקל כ 80 ק"ג, עם זמן מוביל של 12 שבועות מיצרן הציוד המקורי. תחליף מסורתי היה דורש את המכרה לפעול מופחת באמצעות צו במשך שלושה חודשים, המייצג אובדן ייצור של מיליוני דולרים.

צוות ההנדסה של המכרה סרק את הדיור הכושל, הפעיל לאחור את הגיאומטריה, ותכנן מחדש את הרכיב לייצור תוספת.שימוש במערכת של פירוק אנרגיה מכוונת עם זרוע רובוטית, הצוות הפיק את Inconel 625 על ליבת מכוונת פשוטה, ויצר דיור כמעט-נט-שקוף שהיה אז מוצפן לסובלנות.

הטמעת אתגרים ושיקולים מעשיים

בעוד הפוטנציאל של ייצור תוספת בכרייה אוטומטית הוא משמעותי, יש לטפל כמה אתגרים מעשיים כדי לממש אימוץ נרחב.אלה כוללים הסמכה ואבטחת איכות, אימות חומרי, ואת הצורך מיומנויות מיוחדות וציוד.

הסמכה וביטוח איכות

פעולות מינון כפופות לתקנות בטיחות מחמירות, וכל רכיב שיכול להשפיע על בטיחות הציוד או השלמות המבצעית חייב לעבור בדיקות קפדניות וההסמכה.תהליך הייצור של התוסף מציג משתנים כגון דבקות, נקבוביות, ולחץ חי חייב להיות מבוקר בקפידה ואומת. עבור רכיבי בטיחות קריטיים, מפעילי חייב לפתח פרוטוקולים כישורים הכוללים בדיקות הרסניות ולא הרסניות, אימות, פיקוח על פני השטח, ובדיקה ממדית.

הפיתוח של סטנדרטים ספציפיים בתעשייה לייצור תוספים בכריית נמשך.הארגון הבינלאומי לתקינהFLT:1 פרסם ASTM / ISO 52900 וסטנדרטים קשורים לתהליכי ייצור תוספים, וארגונים ממוקדים כרייה פועלים להתאים את המסגרות הללו לדרישות הספציפיות של יישומי כרייה.

טיהור חומרי וטרגדיה

הבטחת כי רכיבים מודפסים יש את התכונות החומריות הנכונות חיוני לבטיחות ואמינות.זה דורש תהליכי בקרת איכות חזקים, כולל הסמכה חומרית, אימות פרמטר תהליכים, ובדיקה לאחר עיבוד. עבור רכיבי מתכת, טיפול חום הוא לעתים קרובות הכרחי כדי להשיג את התכונות מכניות הדרושות, הוספת מורכבות לזרימת העבודה.

(FLT:0)TraceabilityFLT:1 הוא גם קריטי.כל רכיב מודפס צריך להיות מקושר לקובץ הדיגיטלי שלו, אצווה חומרית, פרמטרים הדפסה, והיסטוריה שלאחר עיבוד. נתונים אלה חיוניים לניתוח כישלונות ושיפור מתמשך. הרבה מפעילי כרייה ליישם מערכות דיגיטליות אשר עוקבות את מחזור החיים של רכיבים מודפסים, החל מעיצוב ועד ניטור שירות ובסופו של דבר החלפת.

פיתוח סקיל ושינוי ארגוני

ייצור אדקטי דורש מיומנויות שאינן נמצאות באופן מסורתי בצוותי תחזוקה כרייה.אופרות, מהנדסים וטכנאים חייבים להיות מאומן בדגמים תלת-ממדיים, הכנת הדפסה, הפעלה מכונה וטכניקות עיבוד לאחר.ארגונים חייבים גם לפתח זרמי עבודה עבור זיהוי חלקי, ביקורת, ותזמון ייצור המשלב עם מערכות ניהול תחזוקה קיימות.

השינוי התרבותי חשוב באותה מידה צוותי תחזוקה התרגלו להורות על חלקים מקטלוגים חייבים ללמוד לחשוב במונחים של קבצים דיגיטליים וייצור על-פי דרישה.מהנדסים חייבים לפתח את היכולת לעצב לייצור תוספים, ניצול החופש הגיאומטרי שהתהליך מציע תוך שמירה על מגבלותיו כגון מבני תמיכה, בניית אוריינטציה וניהול תרמי.

עתיד הייצור התוספתי במינוי אוטומטי

המסלול של ייצור תוספת בכריית נקודות לעבר יישומים מתוחכמים יותר, אשר טשטש עוד יותר את הקו בין ייצור ותחזוקה. כמה מגמות מתעוררות מציע עתיד שבו הגבולות של מה שניתן להדפיס ימשיכו להתרחב.

Multi-Material and Functionally Classd Components

ההתקדמות בדפוס רב-חומרי תאפשר לרכיבים עם תכונות שונות באזורים שונים.חלק אחד יכול להיות משטח קשה, בעלים עמיד על פני השטח באזורים של שחיקה גבוהה וגרעין קשוח, דוקטרי לספוג עומסי השפעה.חומרים ממושמעים פונקציונליים, שבו ההרכב משתנה בהדרגה באמצעות נפח של החלק, יאפשר קטגוריות חדשות לחלוטין של רכיבים המתאימים לדרישות ספציפיות של ציוד כרייה.

חוקרים ב-FLT:0 (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organizationeurs Organization) 1 באוסטרליה הוכיחו רכיבים מתכתיים מדורגים פונקציונליים המעבר מסגסוגת קשה, עונדת-resistant על פני השטח לסגסוגת קשה יותר, יותר דוקטרקטית במפתחות.

שילוב עם תחזוקה אוטונומית רובוטיקה

ההתכנסות של רובוטים ניידים אוטונומיים ומערכות ייצור תוספים תאפשר זרימת עבודה אוטומטית לחלוטין.בחזון זה, רובוט בדיקה אוטונומי מזהה מרכיב עוטה, מתקשר למצב למערכת מרכזית, וגורם הדפסה של ההחלפה. רובוט שני משחזר את החלק המודפס ומספק אותו למיקום הציוד, שבו רובוט שלישי מבצע את ההחלפה בפועל.

רמה זו של אוטומציה היא אטרקטיבית במיוחד עבור מכרות בסביבה מסוכנת או רדיואקטיבית, כגון אלה המעורבים במיצוי אורניום או פעולות באזורים פעילים מבחינה סיסמית'.זה גם תואם את המגמה הרחבה יותר לקראת פעולות כרייה אוטונומיות לחלוטין, שבו נוכחות אנושית מצטמצם מסיבות בטיחותיות וכלכליות.

רשתות ייצור מבוזרות

ככל שייצור התוסף הופך להיות נפוץ יותר, חברות הכרייה עשויות לפתח רשתות ייצור מבוזרות שחולקים קבצים דיגיטליים על פני אתרים מרובים. חלק שתוכנן ומאומת על ידי פעולה אחת ניתן להדפיס בכל אתר אחר בתוך הרשת, כך להבטיח כי שיטות הטובות ביותר מופצות במהירות וכי יכולת ייצור מובנת קיימת עבור רכיבים קריטיים.

המועצה משאבי אנוש של התעשייה משאבי אנוש מועצת משאבי אנוש של 1 (FLT:0) ציינה כי אימוץ של ייצור תוספת יוצר תפקידים חדשים דרישות מיומנות בתוך כוח העבודה הכרייה. ניהול קבצים דיגיטלי, הנדסה בייצור תוספים, והתמחות לאחר עיבוד הם מתעוררים כמו נתיבי קריירה נפרדים. תפקידים אלה מציעים הזדמנויות לעובדים לפתח מיומנויות טכניות בעלות ערך גבוה כי הם מועברים על פני תעשיות.

מסקנה

השילוב של הדפסה תלת מימדית לתוך מערכת הבריאות וחלקי חילוף של מכרות אוטומטיות מייצג שינוי פרדיגמה אמיתי.מה התחיל ככלי prototyping התבגר לתוך טכנולוגיה ברמת הייצור המסוגלת לספק רכיבים קריטיים ביצועים בסביבה התעשייתית התובענית ביותר.היתרונות, זמני להוביל מופחתים, עלויות מלאי נמוכות יותר, זמינות ציוד משופר, וחירות משופרת, מתועדים היטב על פני פעולות כרייה ברחבי העולם.

עם זאת, הטכנולוגיה אינה פאןאצ'ה. מגבלות חומריות, דרישות הסמכה, ואתגרים ארגוניים יש לנהל בקפידה.היישומים המצליחים ביותר הם אלה שלוקחים גישה שיטתית, החל עם רכיבים בסיכון נמוך ויכולת בנייה בהדרגה וביטחון לפני המעבר יישומים קריטיים יותר.

עבור מפעילי כרייה שמשקיעים בפיתוח הכישורים הדרושים, התהליכים ומערכות איכות, ייצור תוספתי מציע יתרון תחרותי שרק יגדל ככל שהטכנולוגיה תמשיך להתקדם.בתעשייה שבה כל שעה של זמן השבת נושאת עלות משמעותית, היכולת לייצר חלקי חילוף על הביקוש, אופטימיזציה לביצועים ומתוכנן לשמירה על יכולת, אינה רק שיפור תפעולי.

ככל שהמדע החומרי ממשיך לדחוף את הגבולות של מה שניתן להדפיס, וככל שמערכות אוטונומיות הופכות ליותר מתוחכמות, ההתכנסות של טכנולוגיות אלה תייצר פעולות כרייה שהן יותר גמישות, יעילות יותר ובטוחות יותר מכל דבר שבא לפני כן.המכרה הדיגיטלית של העתיד לא רק תהיה אוטומטית.זה יהיה בעל יכולת עצמית, המסוגלת לאבחן את בעיותיו ולייצר את עצמו, באמצעות רכיב שברשותו, על ידי רכיב שברשותו.