תעשיית הבנייה והקונסטרוקציות צורכת כמויות עצומות של מתכת.

קורות, פרופילים, פלטות, מחברים, שלדות, מדרגות, מעקות, חיפויים, אלמנטים אדריכליים ומבני פלדה – כמעט בכל פרויקט נדרש לחתוך, לקדוח, לחרוץ, לכופף, לרתך ולהרכיב חלקי מתכת.

עבור יצרני קונסטרוקציות, מפעלי מתכת, קבלני פלדה, יצרני מבני פלדה וחברות המתמחות בעבודות מתכת לבנייה, השאלה כבר אינה רק כיצד לחתוך את חומר הגלם.

השאלה היא:

איך מייצרים יותר חלקים, בפחות תחנות עבודה, עם פחות פעולות ידניות ועם יכולת לעבור במהירות מתכנון הנדסי לייצור?

כאן נכנסות לתמונה מערכות Fiber Laser לחיתוך פחים ופלטות לצד מערכות Tube Laser לחיתוך צינורות, קורות ופרופילים.

במאמר זה נבחן כיצד טכנולוגיית חיתוך לייזר יכולה להשתלב בייצור קונסטרוקציות ורכיבי בנייה, אילו חלקים ניתן לייצר באמצעותה, מה ההבדל בין חיתוך פלטות לחיתוך פרופילים ומה צריך לבדוק לפני שרוכשים מכונת לייזר למפעל בתחום המתכת והקונסטרוקציות.

למי מיועדת מכונת לייזר בתחום הבנייה והקונסטרוקציות?

כאשר מדברים על "לייזר לבנייה", אין הכוונה למכונה שנמצאת באתר הבנייה וחותכת קירות.

מדובר במערכות ייצור תעשייתיות המיועדות למפעלים ולבתי מלאכה שמייצרים את רכיבי המתכת שיגיעו לאחר מכן לאתר.

לדוגמה:

• מפעלי קונסטרוקציות

• יצרני מבני פלדה

• קבלני פלדה

• מפעלי עיבוד מתכת

• מסגריות תעשייתיות

• יצרני מדרגות מתכת

• יצרני מעקות

• יצרני פרגולות ומבני הצללה

• חברות חיפוי אדריכלי

• יצרני חזיתות ואלמנטים דקורטיביים

• יצרני שלדות ומסגרות

• יצרני מתקנים

• ספקי רכיבי מתכת לפרויקטים

• חברות המתמחות בפרויקטים אדריכליים ממתכת

בכל אחד מהתחומים האלה קיימת נקודה משותפת:

צריך להפוך חומר גלם מתכתי לרכיב מוכן להרכבה.

אילו רכיבים לתעשיית הבנייה ניתן לייצר בחיתוך לייזר?

חיתוך לייזר יכול להשתלב בייצור מגוון גדול של רכיבי מתכת.

פלטות וחלקים שטוחים

לדוגמה:

• פלטות בסיס

• פלטות חיבור

• Gusset Plates

• מחברים

• תושבות

• פלטות עיגון

• Flanges

• חלקי חיזוק

• פאנלים

• כיסויים

• אלמנטים דקורטיביים

צינורות ופרופילים

בהתאם לסוג המכונה ניתן לעבד:

• צינורות עגולים

• צינורות מרובעים

• פרופילים מלבניים

• פרופילים מבניים

• קורות

• פרופילים מיוחדים

ובמערכות המתאימות – גם פרופילים מורכבים יותר.

Fiber Laser לחיתוך פלטות עבור קונסטרוקציות

בייצור קונסטרוקציות יש צורך קבוע בחלקים הנחתכים מפלטות מתכת.

לדוגמה, קורה יכולה להתחבר לעמוד באמצעות פלטת חיבור הכוללת מספר חורים וקונטור מוגדר.

בתהליך מסורתי ייתכן שיהיה צורך לבצע מספר פעולות:

חיתוך → מדידה → סימון → קידוח → עיבוד נוסף

כאשר החלק מתאים לחיתוך לייזר, ניתן לתכנן את הקונטור והפתחים בקובץ ולבצע חלק משמעותי מהגיאומטריה בתהליך חיתוך ממוחשב.

המשמעות יכולה להיות פחות מעברים בין תחנות ופחות פעולות ידניות.

פלטות בסיס ופלטות חיבור בחיתוך לייזר

פלטות הן חלק בסיסי כמעט בכל עולם הקונסטרוקציות.

ניתן למצוא אותן בחיבור:

• עמודים

• קורות

• מסגרות

• שלדות

• מדרגות

• מתקנים

• מערכות תעשייתיות

כאשר קיימים עשרות סוגים שונים של פלטות בפרויקט, חיתוך דיגיטלי מאפשר לעבור בין גיאומטריות שונות ללא צורך בתבנית פיזית חדשה עבור כל חלק.

זה משמעותי במיוחד בפרויקטים שבהם כל קומה, אזור או מכלול עשויים לדרוש חלקים מעט שונים.

חיתוך לייזר לקורות ופרופילים – מעבר מחיתוך לאורך לעיבוד מלא יותר

אחד התחומים המעניינים ביותר עבור יצרני קונסטרוקציות הוא חיתוך לייזר לצינורות ופרופילים.

מסור יודע לבצע פעולה חשובה מאוד:

לחתוך את הפרופיל לאורך.

אבל בפרויקטים רבים זה רק השלב הראשון.

אחרי הניסור צריך לבצע:

• חורים

• חריצים

• פתחים

• חיתוכים בזווית

• הכנות לחיבור

• הכנות לריתוך

• סימונים

• התאמות בין חלקים

מערכת Tube Laser מתאימה יכולה לבצע מספר פעולות כחלק מתוכנית עיבוד אחת.

המטרה אינה רק להחליף מסור.

המטרה היא לצמצם את מספר התחנות שהחלק צריך לעבור עד שהוא מוכן להרכבה או לריתוך.

חיתוך פרופילי H ו-I בלייזר

פרופילי H ו-I נפוצים בעולם הקונסטרוקציות ומבני הפלדה.

אבל הם גם מורכבים יותר מצינור עגול או פרופיל מרובע.

הגיאומטריה כוללת מספר משטחים, פינות ואזורים שדורשים גישה מתאימה של ראש החיתוך.

לכן כאשר רוצים לבצע חיתוך לייזר לפרופילי H או I, לא מספיק לשאול:

"האם זו מכונת לייזר לצינורות?"

צריך לבדוק את היישום ואת יכולות הדגם הספציפי.

בין היתר:

• מידות הפרופיל

• עובי הדופן

• סוג הפלדה

• אורך החומר

• צורת הפרופיל

• הגיאומטריות שרוצים לחתוך

• זוויות החיתוך

• יכולת תנועת ראש החיתוך

• אופן האחיזה והתמיכה בחומר

כאשר הפרופילים המורכבים הם חלק משמעותי מהייצור, יש להתייחס אליהם כבר בשלב בחירת המכונה.

חיתוך בזווית – Bevel Cutting

בקונסטרוקציות ובמבני פלדה קיימים יישומים שבהם חיתוך ישר ב-90 מעלות אינו מספיק.

לדוגמה, חלקים מסוימים דורשים הכנה לריתוך או חיבור בגיאומטריה שאינה ניצבת.

במערכות בעלות ראש ותצורה מתאימים ניתן לבצע Bevel Cutting – חיתוך בזווית.

יכולת כזו יכולה להיות רלוונטית במיוחד כאשר רוצים להכין את החלק בצורה מתקדמת יותר כבר בתוך תהליך החיתוך.

עם זאת, לא כל מכונת Tube Laser מבצעת את אותן זוויות ולא כל ראש חיתוך מתאים לכל פרופיל.

לכן צריך לבדוק את דרישות החלק מול יכולות המכונה בפועל.

מחיתוך חומר גלם לחלק שמוכן יותר לריתוך

אחד המקומות שבהם לייזר יכול לשנות את תהליך העבודה הוא שלב ההכנה לריתוך.

נניח שמפעל צריך לחבר מספר פרופילים למסגרת.

בתהליך מסורתי ייתכן שהעובד יצטרך:

1. לנסר כל פרופיל לאורך

2. למדוד

3. לסמן

4. לקדוח

5. לחרוץ

6. לבצע התאמות

7. להצמיד את החלקים

8. ורק אז להתחיל לרתך

כאשר חלק מהגיאומטריה נוצרת כבר בלייזר, ניתן לתכנן מראש:

• חריצי מיקום

• פתחים

• Tabs

• Slots

• חיבורי זכר-נקבה

• הכנות לחלקים נוספים

כך החלק שיוצא מהמכונה יכול להגיע לשלב ההרכבה כשהוא מוכן יותר לתהליך הבא.

למה זה חשוב במיוחד בקונסטרוקציות?

בקונסטרוקציות יש הרבה חלקים.

וככל שמספר החלקים גדל, כך גם פעולת מדידה קטנה שחוזרת מאות פעמים הופכת לכמות גדולה של שעות עבודה.

לדוגמה:

אם בכל פרופיל צריך למדוד ולסמן ידנית שלושה חורים, והפרויקט כולל מאות פרופילים, מדובר בתהליך שחוזר שוב ושוב.

כאשר המידע הזה נמצא כבר בקובץ הייצור והמכונה מסוגלת לבצע את הגיאומטריה הנדרשת, ניתן לצמצם חלק מהפעולות הידניות.

מהשרטוט ההנדסי לחלק פיזי

אחד היתרונות של ייצור ממוחשב הוא החיבור בין ההנדסה לרצפת הייצור.

התהליך יכול להיראות כך:

CAD / תכנון הנדסי

↓

הכנת קובץ לייצור

↓

Nesting / CAM

↓

חיתוך לייזר

↓

כיפוף או עיבוד נוסף

↓

ריתוך

↓

הרכבה

במקום שהשרטוט יהיה רק מסמך שהעובד צריך לפרש, חלק מהמידע ההנדסי הופך ישירות לתוכנית ייצור.

חיתוך לייזר לאלמנטים אדריכליים ממתכת

לא כל עולם הבנייה הוא קורות כבדות.

אדריכלים ומעצבים משתמשים במתכת גם ליצירת אלמנטים בעלי ערך חזותי.

לדוגמה:

• חיפויי מתכת

• מחיצות

• מסתורים

• חזיתות

• פאנלים דקורטיביים

• שערים

• מעקות

• אלמנטים מחוררים

• דוגמאות גיאומטריות

• אלמנטים לעיצוב פנים וחוץ

כאן לחיתוך לייזר יש יתרון מסוג אחר:

חופש גיאומטרי.

ניתן לייצר דוגמאות מורכבות ישירות מתוך קובץ דיגיטלי ולשנות את העיצוב מפרויקט לפרויקט.

חיתוך לייזר לחיפויים אדריכליים

חיפויי מתכת אדריכליים יכולים לכלול מאות ואף אלפי פתחים וצורות.

במקום לחשוב על הפח כמשטח אטום, ניתן להפוך אותו לאלמנט עיצובי.

לדוגמה:

• Pattern חוזר

• פתחים בגדלים שונים

• צורות גיאומטריות

• לוגואים

• אלמנטים מותאמים לפרויקט

• דוגמאות משתנות לאורך החזית

לאחר החיתוך ניתן להמשיך, בהתאם למוצר, לכיפוף, גימור, צביעה והרכבה.

מדרגות ומעקות – תחום שבו פחים ופרופילים נפגשים

יצרן מדרגות ומעקות עשוי לעבוד באותו פרויקט גם עם פלטות וגם עם פרופילים.

לדוגמה:

פלטות בסיס + מחברים + שלדה + פרופילים + מעקה + אלמנטים דקורטיביים

לכן עבור יצרן כזה יכול להיות רלוונטי לבחון את שני סוגי הטכנולוגיות:

Fiber Laser לפחים

ו-

Tube Laser לצינורות ופרופילים

לא כל עסק זקוק לשתי מכונות, כמובן.

הבחירה תלויה בכמות העבודה, בתמהיל חומרי הגלם ובכדאיות הכלכלית של הכנסת התהליך פנימה.

חיתוך פלדה עבה – האם צריך פשוט יותר KW?

בקונסטרוקציות עובדים לעיתים עם עוביי חומר משמעותיים.

מכאן מגיעה נטייה טבעית לחשוב:

עבה יותר = צריך כמה שיותר קילוואט.

אבל בחירת מכונת Fiber Laser אינה צריכה להתבצע לפי הספק בלבד.

צריך לבחון:

• סוג הפלדה

• עובי

• איכות החיתוך הנדרשת

• מהירות

• גז חיתוך

• ראש חיתוך

• תמהיל העוביים

• כמה שעות ביום חותכים כל עובי

• עלות הייצור לחלק

• קיבולת נדרשת

מפעל שחותך בעיקר חומר דק ובאופן מזדמן פלטות עבות אינו בהכרח צריך אותה תצורה כמו מפעל שעובד כל היום עם חומר עבה.

3KW, 6KW, 12KW או 24KW לקונסטרוקציות?

מערכות Fiber Laser קיימות במגוון רחב של הספקים.

ב-JAR Engineering ניתן להתאים מערכות Han's Laser בטווחי הספק שונים בהתאם לצורכי הייצור.

השאלה הנכונה אינה:

"מה ההספק הכי גבוה שאפשר לקנות?"

אלא:

"באילו עוביים אנחנו באמת עובדים רוב היום?"

צריך למפות את העבודה.

לדוגמה:

• כמה אחוז מהייצור הוא פח דק?

• כמה בינוני?

• כמה עבה?

• מהו החומר?

• מה גודל הפלטות?

• מה הכמות החודשית?

מיפוי כזה מאפשר לבחור מערכת על בסיס הייצור בפועל.

האם Fiber Laser מחליף פלזמה?

לא תמיד.

גם פלזמה היא טכנולוגיית חיתוך חשובה בעולם המתכת והקונסטרוקציות.

הבחירה בין Fiber Laser, Plasma ולעיתים Waterjet תלויה ביישום.

צריך לבחון:

• עובי החומר

• איכות קצה

• מהירות

• דיוק

• עלות

• תהליכי המשך

• נפח עבודה

לכן אין טכנולוגיה אחת שהיא "הכי טובה" לכל מפעל.

במפעלים מסוימים Fiber Laser יהיה מרכז תהליך הייצור.

באחרים פלזמה תמשיך לבצע חלק מהעבודות.

ובמפעלים גדולים ניתן למצוא מספר טכנולוגיות שעובדות זו לצד זו.

האם כדאי ליצרן קונסטרוקציות להכניס חיתוך לייזר In-House?

מפעלי מתכת רבים מתחילים את דרכם באמצעות קבלני חיתוך חיצוניים.

הם שולחים קבצים ומקבלים חלקים חתוכים.

כאשר נפח העבודה קטן, זה יכול להיות פתרון מצוין.

אבל ככל שהפעילות גדלה, כדאי להתחיל למדוד:

• כמה כסף יוצא בחודש על חיתוך חיצוני?

• כמה זמן מחכים לחלקים?

• כמה הובלות מתבצעות?

• כמה פרויקטים מתעכבים?

• כמה עבודות דחופות יש?

• כמה שינויים נעשים לאחר תחילת הייצור?

• כמה שעות עבודה פנימיות מושקעות בעיבוד נוסף?

רק לאחר שמחשבים את התמונה המלאה ניתן להשוות אותה להשקעה במערכת ייצור פנימית.

העלות האמיתית היא לא רק מחיר החיתוך

נניח שקבלן חיצוני מציע מחיר מצוין לחלק.

זה עדיין לא בהכרח אומר שזו האפשרות הזולה ביותר עבור המפעל.

צריך לקחת בחשבון גם:

מחיר החלק + הובלה + זמן המתנה + מלאי + עיבוד נוסף + עבודה ידנית + עיכובים

מצד שני, גם מכונת לייזר פנימית אינה "חיתוך בחינם".

יש לה:

• עלות רכישה

• חשמל

• גזים

• תחזוקה

• חלקים מתכלים

• כוח אדם

• תשתיות

• פחת

לכן ההחלטה צריכה להתבסס על Total Cost of Ownership ועל נפח העבודה האמיתי.

אוטומציה במפעל קונסטרוקציות

כאשר כמות העבודה גדלה, ניתן לבחון לא רק את מכונת החיתוך אלא גם את מה שקורה לפניה ואחריה.

לדוגמה:

• אחסון חומר

• טעינת פלטות

• החלפת משטחים

• פריקה

• מיון חלקים

• טעינת צינורות

• הזנת פרופילים

• שינוע חומר

המטרה של אוטומציה אינה רק "להוסיף רובוט".

המטרה היא לצמצם את הזמן שבו מכונה יקרה מחכה שמישהו יביא לה חומר.

מזין אוטומטי למכונת לייזר לצינורות ופרופילים

במפעל שמעבד כמויות גדולות של צינורות ופרופילים, טעינה ידנית יכולה להפוך לצוואר בקבוק.

מערכת הזנה אוטומטית יכולה, בהתאם לתצורה, להזין חומר למכונה כחלק מתהליך ייצור רציף יותר.

אבל חשוב לחשוב על הנושא כבר בזמן בחירת המכונה.

אם קיימת אפשרות שבעתיד תרצו לעבור לטעינה אוטומטית, כדאי לבדוק מראש אילו הכנות ותצורות נדרשות במערכת.

כך נמנעים ממצב שבו המפעל גדל, אבל המכונה שנבחרה אינה מותאמת לתוכנית האוטומציה העתידית.

איך לבחור מכונת לייזר למפעל קונסטרוקציות?

לפני שמסתכלים על קטלוג, כדאי להכין רשימה של חומרי הגלם האמיתיים במפעל.

פלטות

רשמו:

• סוג חומר

• עובי

• מידות

• כמות חודשית

פרופילים

רשמו:

• סוג הפרופיל

• מידות

• עובי דופן

• אורך

• כמות

חלקים

בדקו:

• אילו חורים נדרשים?

• אילו חריצים?

• האם יש חיתוך בזווית?

• האם יש הכנות לריתוך?

• האם עובדים עם H/I?

• האם יש חלקים מיוחדים?

קצב

כמה שעות ביום המכונה צפויה לעבוד?

עתיד

האם נפח העבודה צפוי לגדול?

האם בעתיד תרצו להוסיף אוטומציה?

רק אחרי שיש את הנתונים האלה אפשר להתחיל לדבר ברצינות על דגם, הספק ותצורה.

מכונת פחים או מכונת צינורות – מה עדיף?

זו לא תמיד שאלה של "או".

שתי המכונות פותרות בעיות שונות.

Fiber Laser לפחים ופלטות

מתאים לחלקים שמתחילים מחומר גלם שטוח:

פלטות, מחברים, בסיסים, פאנלים וחלקים לחיפויים.

Tube Laser

מיועד לעיבוד צינורות, פרופילים וקורות בהתאם ליכולות המכונה.

במפעל קונסטרוקציות שעובד בכמות גדולה עם שני סוגי חומרי הגלם, שתי הטכנולוגיות יכולות להיות חלק מאותו מערך ייצור.

Han's Laser לתעשיית המתכת והקונסטרוקציות

JAR Engineering מספקת בישראל מערכות Fiber Laser של Han's Laser עבור יצרנים ומפעלי מתכת.

הפתרונות כוללים מערכות לחיתוך פחים ופלטות לצד מערכות לעיבוד צינורות ופרופילים, בהתאם לדגם וליישום.

ניתן לבחון תצורות שונות של:

• הספק

• גודל שולחן

• אורך עבודה

• סוגי פרופילים

• אוטומציה

• טעינה ופריקה

• החלפת משטחים

• דרישות בטיחות

המטרה היא לא לבחור מכונה לפי נתון אחד.

המטרה היא להתאים את מערכת החיתוך לתהליך הייצור של המפעל.

מחפשים מכונת חיתוך לייזר לקונסטרוקציות ומבני פלדה?

אם אתם מייצרים קונסטרוקציות, מבני פלדה, מדרגות, מעקות, שלדות, פרגולות, חיפויים אדריכליים או רכיבי מתכת לענף הבנייה, בחירת מכונת הלייזר צריכה להתחיל מהעבודה שלכם.

לפני רכישה, אספו מספר דוגמאות אמיתיות:

5–10 פלטות שאתם מייצרים באופן קבוע

5–10 פרופילים או קורות נפוצים

חומרי הגלם

העוביים

הכמות החודשית

והפעולות שאתם מבצעים כיום לאחר החיתוך.

מהמידע הזה ניתן להתחיל לבחון האם נכון יותר להשקיע ב-Fiber Laser לפלטות, במכונת Tube Laser, באוטומציה – או בשילוב בין מספר פתרונות.

JAR Engineering – פתרונות Han's Laser לחיתוך פחים, פלטות, צינורות ופרופילים עבור תעשיית המתכת והקונסטרוקציות בישראל.