Metamorf produksjon: Mer bærekraftig metallarbeid

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• Oktober 18, 2023

Oppsummering av innsikt

Robotsmed, også kjent som metamorfisk produksjon, bruker avanserte algoritmer og maskinlæring for å forme metall med høy presisjon, og tilbyr et mer bærekraftig alternativ innen metallproduksjon. Teknologien varmer opp og former metall uten støping eller maskinering, og etterligner menneskelig smedarbeid, men med større effektivitet og nøyaktighet. Sammenlignet med tradisjonelle metoder som CNC-maskinering, som kan kaste bort opptil 90 % av materialet, eller 3D-utskrift, som har begrensninger i materialstyrke, genererer robotsmeding mindre avfall og kan produsere sterkere, mer varmebestandige komponenter. 

Robotsmedkontekst

Metamorfisk produksjon, også kjent som robotsmed, gjør det mulig for maskiner å forme og forme metall uten støping eller maskinering. I likhet med menneskelige smeder former de mekaniske motstykkene metallet gjentatte ganger til det når ønsket form, ved hjelp av sensorer for å dekode formen på hver del, lasere for å varme opp metallet, og en presse med utskiftbare verktøy for å bruke kraft på de nødvendige områdene. Ved å sakte endre formen på metallet og bruke varme etter behov, kan robotsmeden oppnå ønsket mikrostruktur uten å legge til eller trekke noe fra det originale materialet.

Et team av studenter fra Ohio State University viste frem denne metallbearbeidingsteknikken som en del av en utfordring presentert av Lightweight Innovations For Tomorrow (LIFT), en statlig finansiert organisasjon. De forbedret en datastyrt fresemaskin med maskinvare og programvare, slik at den kunne utføre kontrollert deformasjon. Professor i materialvitenskap og ingeniørvitenskap Glenn Daehn beskriver metamorf produksjon som den tredje bølgen av produksjon. 

Den første bølgen, kjent som datamaskin numerisk kontrollert produksjon (også kalt CNC-maskinering eller subtraktiv produksjon), anses som sløsing og tidkrevende, da bare en brøkdel av materialet blir utnyttet. Faktisk kan opptil 90 prosent av en metallblokk være skåret bort. Den andre bølgen, som involverer 3D-printing eller additiv produksjon, genererer også avfall. I tillegg kan kostnadene for råvarer, for eksempel metallpulver og utstyr, være en barriere for inngang.

Forstyrrende påvirkning

Hver produksjonsmetode har sine fordeler og potensielle ulemper. Selv om 3D-utskrift har vært til stor fordel for produsenter, har det noen begrensninger. Gjenstander skapt gjennom additiv produksjon er vanligvis svakere og mer utsatt for deformasjon under høye temperaturer. I tillegg er det umulig å modifisere mikrostrukturen til metallobjekter produsert via 3D-utskrift, ettersom sluttproduktet bygges lag for lag. Menneskelige smeder kan ikke jobbe døgnet rundt, lage identiske deler med presisjon eller håndverkskomponenter i stor nok skala for bruk i fly eller romfartøy.

I motsetning til dette kan robotsmeding skape vitale deler med høyere varmeavbøyningstemperaturer uten å kreve spesialtilpassede materialer som 3D-utskrift. Den gjentatte manipulasjonen av metallet kan oppnå ønskede egenskaper i sluttproduktet, for eksempel herding av stål for å øke motstandskraften. Denne metoden genererer mindre avfall da den ikke involverer fjerning av noe materiale. I tillegg, siden roboter utfører det, kan prosessen operere kontinuerlig, og produsere store gjenstander i ett solid stykke uten behov for sveising eller bolting av flere deler, noe som reduserer risikoen for svake punkter. Følgelig er det i ferd med å bli et mulig alternativ til mange av de nåværende metallbearbeidingsteknologiene som er i bruk.

Implikasjoner av robotsmedarbeid

Større implikasjoner av robotsmed kan omfatte: 

• Lavere kostnader og høyere fortjeneste for selskaper involvert i robotsmedarbeid. Denne trenden kan også skape nye jobbmuligheter for personer med ferdigheter innen robotikk og automatisering.
• Reduserte lønnskostnader og redusert etterspørsel etter menneskelige smeder, noe som fører til potensielt tap av arbeidsplasser og endringer i arbeidsmarkedet.
• Den reduserte etterspørselen etter menneskelige smeder fører til nedgang i tradisjonelle smedferdigheter og kunnskaper, som potensielt kan føre til tap av kulturarv i produksjonsbyer.
• Raskere omløpstider for produksjon og økt produksjon. 
• Færre arbeidsskader og ulykker, noe som gir tryggere arbeidsforhold for ansatte.
• Økt investering i produksjonsforskning og utvikling, som potensielt kan føre til økte offentlige utgifter og endringer i forskningsprioriteringer.
• Skiftet mot automatisering og robotikk som krever omskolering for arbeidere i bransjer som er påvirket av disse endringene, noe som potensielt kan føre til ekstra kostnader for bedrifter og myndigheter.

Spørsmål å vurdere

• Hva er noen potensielle ulemper eller begrensninger ved robotsmedarbeid?
• Hvilke andre bransjer kan dra nytte av bruken av roboter i produksjonen?