DOMENIUL INGINERIE ȘI MANAGEMENT PROGRAM DE STUDIU INGINERIE ECONOMICĂ ȘI MANAGEMENTUL AFACERILOR FORMĂ DE ÎNVĂȚĂMÂNT CU FRECVENȚĂ ANALIZA… [308068]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL INGINERIE ȘI MANAGEMENT

PROGRAM DE STUDIU INGINERIE ECONOMICĂ ȘI MANAGEMENTUL AFACERILOR

FORMĂ DE ÎNVĂȚĂMÂNT CU FRECVENȚĂ

ANALIZA POSIBILITĂȚILOR DE CONDUCERE A PROCESULUI DE BRODERIE PRIN DIALOG CU CALCULATOR EXTERN

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC

Prof. dr. ing. GANEA MACEDON

ABSOLVENT: [anonimizat]. [anonimizat]

2018

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DEPARTAMENTUL INGINERIE ȘI MANAGEMENT

TEMA_________

Lucrare de finalizare a studiilor a student: [anonimizat]: [anonimizat]

1). Tema lucrării de finalizare a studiilor: Analiza posibilităților de conducere a procesului de broderie prin dialog cu calculator extern

2). Termenul pentru predarea lucrării: 25.06.2018

3). Elemente inițiale pentru elaborarea lucrării de finalizare a studiilor:

Cerințe de către client și date impuse din perspectiva tehnologiei de broderie

4). Conținutul lucrării de finalizare a studiilor: Stadiul actual în industria textilelor; modul actual de programare a mașinii de brodat; descrierea procesului îmbunătățit în vederea măririi fiabilității bazată pe reducerea stagnărilor urmare a ruperii; probleme tehnice interdisciplinare de soluționat în vederea realizării cerințelor clientului în condiții tehnologice optime; calculul economic; concluzii și bibliografia.

5). Material grafic: Principiul de realizare a broderiei.

6). Locul de documentare pentru elaborarea lucrării: Confidex SRL

7). Data emiterii temei ____________

[anonimizat],

Prof. dr. Ing. Prof. dr. Ing. GANEA MACEDON

Absolvent: [anonimizat]. [anonimizat].

Este de menționat faptul că piața textilelor a impus o [anonimizat], [anonimizat], iar informațiile care se dau publicității sunt deosebit de puține. [anonimizat], cu tehnologii care nu sunt întotdeauna la ultimul nivel mondial.

[anonimizat], croire, [anonimizat].

Este de remarcat faptul că la ora actuală broderia a [anonimizat], toate acestea aproape de neconceput în urmă cu doar câțiva ani.

Aceste progrese se datorează în primul rând evoluției mașinilor textile conduse de calculator, a tehnologiilor flexibile și programabile asistate de calculator, a fabricației asistată de calculator, a [anonimizat], a [anonimizat].

În al III.-lea capitol se prezintă modul actual de programare a [anonimizat] a modelelor de broderie începând de la proiectare în programul specializat (Bernina 8) până la utilizarea a mașinii de brodat.

[anonimizat], [anonimizat]țită a elementelor procesului de broderie și a caracteristicilor softului de broderie, se poate înțelege procesul de realizare a modelelor de broderie.

În capitolul IV, am analizat posibilitățile de programare a mașinilor de brodat prin dialog cu calculator, adică o serie de posibilități care stau la dispoziția creatorului în vederea realizării modelelor de broderie.

Problemele existente în vederea realizării acestor proiecte le-am descris în capitolele IV și V, la fel și soluționarea lor.

Prin metodele concepute cu ajutorul softului de broderie am îndeplinit cerințele clientului într-un mod tehnologic posibil și optim.

La final am elaborat concluziile prezentului proiect, argumentând importanța acestuia.

Lucrarea realizată oferă posibilitatea de a învăța modul de realizare a modelelor de broderie pentru utilizatorii care doresc aprofundarea domeniului.

De precizat este faptul că lucrarea de față este o încercare de soluționare a temei, cu aplicabilitate practică în industria de profil la firma unde îmi desfășor activitatea profesională.

Finalizarea acestei teme este posibilă printr-o lucrare de cercetare viitoare multidisciplinare, susținută financiar, care vizează conducerea procesului de broderie prin calculator extern cuplat cu calculatorul propriu al mașinii într-o rețea ierarhică, oferind în acest fel performanțe deosebite de ultim nivel. Multidisciplinaritatea cercetării se referă la faptul că, o serie de componente principale ale mașinii de brodat automatizate rezultante vor fi complet noi, și anume: rețeaua ierarhica PLC-DNC (Programmable Logical Control – Direct Numerical Control calculator ierarhic) incluzând componentele hardware și software de rețea, modificări în structura de acționări ale mașinii, introducerea unor senzori noi pe mașină (identificare rupere fir etc), refacerea unui software complet nou de conducere al mașinii la nivel de calculator extern, iar PLC-ul mașinii rămânând pe post de interfață, precum și alte elemente din structura mașinii.

În final ar rezulta o mașina mult mai performantă și mai flexibilă, care ar aduce un aport nou în tehnologia actuală, spre cele mai evoluate sisteme.

Este probabil și posibil că astfel de automatizări ca și cele preconizate în prezentă lucrare, să existe deja la unele firme pe plan mondial, dar datorită secretului de fabricație și confidențialității existente, să nu fie date publicității informații despre acestea. Oricum, câmpul cercetării și tematicile de rezolvat există și rămân viabile pentru toată lumea, concurența este deschisă, iar piața textilelor de asemenea.

I. INTRODUCERE

Calculatoarele sunt folosite ca parte de comandă integrală a liniilor de producție și au început să preia controlul întregii fabrici.

Automatizarea industrială include: automatizarea fabricației, controlul calității și operațiilor de manipulare a materialelor, pe scurt, înlocuirea luării deciziilor din partea oamenilor, a activităților manuale de comandă și ca urmare, de răspuns prin utilizarea echipamentelor mecanizate și a comenzilor de programare logice.

Schimbarea rapidă a nevoilor consumatorilor, dar și în mediul forței de muncă a făcut ca automatizările proceselor industriale să fie din ce în ce mai solicitate. Trendurile și moda se schimbă săptămânal, cerințele variază la fiecare individ în parte, iar fabricile vechi nu mai fac față cantităților și diversității de modele solicitate. Soluția dilemei se pare că este automatizarea, care înlocuiește munca monotonă de operare manuală, de manipulare a materialelor și pretinde posturi mai puține, mai complexe și cu înaltă calificare. [6]

Totuși, beneficiul maxim de neînlocuit față de tehnologia veche este calitatea mai bună și constantă, posibilitatea de control a flexibilității fabricației, reducerea timpilor operațiilor (în special pe seama timpilor auxiliari) și în final, reducerea costurilor.

Deși automatizarea este legată de costul unor investiții din partea producătorului, în final aceste eforturi financiare se vor amortiza în timp relativ scurt și vor contribui la rentabilizarea fabricației, la impunerea unor standarde de calitate superioare, la câștigarea prestigiului producătorului prin calitatea din ce în ce mai bună lansată pe piață.

Aici intervine priceperea și flerul producătorului, beneficiar al modernizării, astfel ca implementarea acestor elemente să dea rezultate optime.

În această lucrare analizez cea mai nouă tehnologie de broderie, care presupune o comunicare între calculator și mașina de brodat.

Cu ajutorul programelor specializate, mașinile de brodat pot fi programate să producă cele mai diversificate modele de broderii de calitate ireproșabila, care altfel nu s-ar fi putut realiza prin tehnologii clasice sau manuale.

Prin diferite comenzi setate în prealabil în software-ul de broderie se poate comunica mașinii de brodat unde să se schimbe culoarea de ață, cu ce densitate de cusătură să lucreze, formele pe care le creează prin cusături și multe altele.

În capitolul II. am prezentat cele mai noi automatizări în domeniul textilelor și stadiul actual la care s-a ajuns industria de broderii.

În continuare prezint procesul de broderie, specificul acestuia și tehnologia necesară pentru realizarea bunurilor brodate, tipuri de broderii.

Analizele experimentale pe care le-am realizat în cadrul firmei la care lucrez, respectiv Confidex SRL ca și designer de broderii dovedesc aceste afirmații.

Datorită cererii variate am întâmpinat dificultăți în realizarea diferitelor modele de broderii, experimentele, iar rezultatele în urma acestora le prezint în capitolul III.

Firma Confidex SRL a fost înființată în anul 2004 și are ca obiect de activitate principală comercializarea mașinilor de brodat, precum și activitatea de executare de broderii la comandă, cea din urmă fiind și activitatea cu care s-a început în anul 2007.

Datorită mașinilor performante din cadrul atelierului de broderie unde lucrez, prin programare corespunzătoare pot realiza orice tip de broderie. Firma Confidex SRL dispune de tehnologie modernă, mașini de brodat industriale și soft de creare de modele de broderii, are o capacitate de producție în serie, acesta însemnând peste 400 de bucăți de broderii produse pe zi, firma se angajează și comenzilor unicate.

În atelierul de broderie sunt acum 6 mașini de brodat funcționale industriale și semi-industriale, respectiv:

– 2 mașini de brodat industriale Ricoma cu 2 capete, 15 ace modelul MT 1502;

1 mașină de brodat Ricoma cu un cap, 15 ace MT 1501;

1 mașină de brodat Happy Voyager HCS 1201cu un cap, 12 ace;

Brother Pr 620 cu un cap, 6 ace;

Brother Pro Entreprenuer 1000e cu un cap 10 ace. [6]

Varietatea de modele de mașini de brodat asigură producția modelelor de broderie unicate și în serie.

Proiectul prezentat în capitolul IV. am realizat la mașina semi-industrială Brother Pro Entreprenuer 1000e, prezentat în figura 4.5, este o mașină de brodat cu un singur cap cu 10 ace, tăiere și schimbarea celor 10 ațe se poate face complet automat. Mașina are panou de comandă pe ecran color pe care este posibilă vizualizarea modelului și a punctelor de împunsături în timp real în timpul realizării broderiei.

Suprafața de brodare la această mașină este cuprinsă între dimensiuni de 60×40 mm și 360×200 mm, pentru modelele de broderii prezentate în proiect am utilizat ghergeful cu suprafață cel mai mare, respectiv 360x200mm, modelele le-am duplicat și le-am aranjat pe această suprafață din program într-un mod economic, reducând astfel timpul de pregătire a broderiei care duce la reducerea timpului de producție a unei cantități mai mari din comandă.

Am ales această mașină pentru realizarea modelelor de bijuterii brodate pentru că este cea mai sigură și precisă, dintre cele din dotare, are o toleranță la fire de brodat mai sensibile, este cea mai potrivită pentru realizarea modelelor sensibile.

Modelele de bijuterii brodate sunt mai dificil de realizat față de celelalte broderii, deoarece la cererea clientului am folosit fir de ață de brodat metalică, firul de ață metalică este mai puțin rezistent la rupere, adesea se scămoșează în timpul broderiei și din cauza încărcării electrice în urma frecării firului de punctele de filetat, firul se poate agăța de celelalte fire din vecinătate și adesea se rupe în timpul procesului de brodare.

Aceste modele s-au brodat practic pe o folie groasă, în loc de material textil. Folia are o suprafață netedă, rigidă, diferă cu mult de structura materialelor textile.

De altfel, menționez că există în continuare exemple de produse care au o tehnologie specială care nu se pretează automatizării (exemplu macrameu-rile) la care configurația împletiturii le exclude de la mecanizarea pe mașini programabile și rămân în continuare să fie executate manual în regim artizanal, ceea ce le face a fi foarte scumpe în comparație cu cele executate automat.

Încercările de modificare tehnologică pentru compatibilizare cu procesul automat au dat rezultate necorespunzătoare, prin faptul că au rezultat copii vizibil nereușite dar cercetarea tehnologică rămâne un domeniu deschis.

Ideea este că automatizarea soluționează raportul performanțe – preț, chiar cu riscul reducerii manoperei manuale, dar totul în parametrii de calitate impuși.

Rezultatele încercărilor sunt prezentate în capitolele următoare.

II. STADIUL ACTUAL ÎN INDUSTRIA TEXTILELOR

În ziua de azi automatizarea fabricilor textile este foarte dezvoltată, iar Texprocess este cel mai important târg internațional de prezentare a produselor textile și materiale flexibile (International Trade Fair for Processing Textile and Flexible Materials). Acesta se desfășoară în paralel cu Techtextil (International Trade Fair for Technical Textiles and Nonwovens) în Frankfurt am Main.

Evenimentul găzduiește furnizorii internaționali de mașini, accesorii, servicii de procesarea textilelor și a materialelor de piele, care prezintă inovații orientate spre viitor pentru sectoarele internaționale de îmbrăcăminte, de producție și de prelucrare a textilelor. [8]

Texprocess distinge peste 20 de sectoare de operare din industria ușoară începând cu proiectare, pregătire, prelucrare, logistică, finisare, până la eliminarea deșeurilor.

Pentru reflectarea automatizărilor industriale și operațiilor efectuate în domeniul textilelor, am enumerat următoarele sectoare de operare:

CAD/CAM, Dezvoltare de produs

Reprezintă inovații de design 2D/3D, crearea imprimeurilor, tiparelor, gradare, tehnologii și software noi, cum ar fi scanare corporală și prototipuri virtuale.

Organizarea și pregătirea producției

Constă în organizarea mediului de lucru, sisteme de monitorizare efective, etape de pregătire și organizare a producției.

CMT (Cutting, Making, Trimming), debitare, pregătire, tăiere

Echipamente cum ar fi tehnologia cu laser, cantități specifice de textile pot fi tăiate cu o precizie de milimetru, mașini și procese pentru decupare, separare, îndreptare, ștanțare, inserare și pre-asamblare a materialelor.

Fuzionare, setare și pregătire de fabricație

Îmbinarea, stabilirea și pregătirea de fabricare a produselor, inserții, inserții în formă și mașini de fuziune, aparate și echipamente pentru etichetare, marcare și capsare.

Mașini textile

Include prese de balotat, echipamente de contractare și testare, accesorii corespunzătoare, mașini pentru atașarea franjurilor, mașini pentru tăierea și de dantelat probe, decorare, împletire, fabricarea de dantelă tăiată.

Finisarea produselor textile

Proceduri, echipamente și tehnologii pentru imprimare, căptușit, lipire, lăcuire, laminare, ștanțare, și perforarea.

Tehnologii de tricotaje

Mașini computerizate de tricotat plat, circular. Wholegarment knitting machine, tricotarea unui întreg îmbrăcăminte în trei dimensiuni, într-o singură bucată.

Tehnologia de brodat

Mașini computerizate cu un singur cap și mașini cu mai multe capete de brodat.

Tehnologii și automatizări de cusut, fixat și de alăturat

Mașini pentru atașarea nasturi, nituri, cârlige și ochi, mașini de cusut, mașini automate de tapițerie, prese de sudură, mese de tensionare și tapiserie specializată / mașini de acoperire.

Tehnologii și automatizări de cusut, fixat și de alăturat pentru îmbrăcăminte și textile de casă

Sisteme de prindere și fixare cu fermoar, nasturi, capse, cârlige, inserții, ace și adezivi de precizie dezvoltate, special concepute pentru textile de îmbrăcăminte, precum și de mobilier și textile de casă.

Prelucrarea produselor și finisare

Mașini, echipamente și accesorii pentru călcat și presare cu aburi, prese de formă, mașini de formare și mașini de plisat.

Fluxul intern de materiale

Sisteme de stocare și de fluxul de materiale.

Deșeuri de material, reciclare

Procese de reciclare, echipamente pentru extracția aerului evacuat.

Logistică în textile

Mașini de pliere, introducerea, legarea și etichetarea mărfurilor, sisteme de expediție și de distribuție. [8]

Potrivit articolului The Economist din 14 Ianuarie 2017, compania internațională de articole sportive Adidas din Germania, dorește relocarea producției în țara de origine, respectiv în Germania, în Ansbach. În prezent articolele Adidas sunt realizate în fabrici din China, Indonezia și Vietnam, cu oameni din asamblarea, modelarea, lipirea și coaserea componentelor, unde Adidas produce cca $80bn/ an.

Fig. 2.1. Imagine din interiorul unei fabrici Adidas numită Speedfactory. [9]

Creșterea prosperității și costul muncii manuale externalizate în regiune este din ce în ce mai prezentă. Anumite locuri de muncă necesită competențe care sunt din ce în ce mai rare, mulți oameni au preferințe de a evita sarcinile care pot fi murdare sau monotone.

Prin aducerea producției “acasă” și prin utilizarea roboților și tehnicilor noi de producție, cum ar fi: “aditiv de fabricație” cunoscut sub numele de “imprimare 3D”, Adidas poate revoluționa industria textilă și a încălțămintei, deoarece nu numai reducerea costurilor de manoperă, ci și schimbarea rapidă a trendurilor îl determină să introducă noile fabrici rapide cu noi tehnologii. Astfel se evită pierderi de timp acumulate din instruirea personalului la fiecare model nou, la fel și în livrarea produselor din Asia.

Condus de un software, de roboți, de mașini de tricotat și de imprimante 3D, se pot accepta instrucțiuni direct din programul de calculator de proiectare, astfel încât acestea să poată trece de la o fază de lucru la alta in modul cel mai rapid.

Nu fiecare sarcină în Speedfactory este automatizată, roboții pot să fie mai lenți la formarea finală a unui pantof. In fabrica din Atlanta sunt în jur de 150 de angajați în producție, în comparație cu o mie sau mai mult într-o fabrică tipică din Asia. Noile funcții sunt de înaltă calificare, iar Adidas vrea ca noile uzine să completeze operațiunile din Asia, nu să le înlocuiască. [10]

Azi funcționează două puncte de Fabrică rapidă al grupului Adidas, figura 2.1. prima fabrică a fost înființată în Germania, iar al doilea în Atlanta, US. Fabrica complet automatizată înseamnă că specificațiile pentru pantofi pot fi schimbate rapid, modelele pot fi personalizate fără reproducerea liniei de producție la fiecare model nou.

Un model de pantof realizat în cadrul fabricii rapide este prezentat în figura de mai jos, figura 2.2.

Fig. 2.2. Modelul AM4LDN fabricat în unul dintre Speedfactory al Adidas AG. [11]

II. 1. Automatizări în proiectarea produselor textile și a încălțămintei

Începând cu proiectarea produselor textile, sunt numeroase programe și aplicații la dispoziția creatorilor, de exemplu firma Gemini CAD Systems SRL cu sediul în Iași, este un furnizor global de tehnologie pentru industriile care lucrează cu materiale flexibile moi, cum ar fi textile, compozite, sau piele.

Activitatea lor include cercetarea, dezvoltarea și implementarea de soluții software, hardware și flux de lucru pentru îmbrăcăminte, mobilier și automobile, cu accent pe proiectarea asistată de calculator (CAD) și producția asistată de calculator (CAM) aplicată în camera de tăiere.

Soluții oferite de Gemini CAD Systems SRL:

Design:

Design de model

Digitalizarea pozelor

Made-to-measure

Gradare automată

Producție preliminară:

Planificare de tăiere

Marcare automată

Tăiere:

Tăierea a mai multor strate

Tăiere cu laser

Tăiere cu jet de apă

Integrarea ERP:

Gestiune stocuri

Procese financiare

Contabilitate

Rapoarte inteligente [12]

Gemini Pattern Designer x17

Gemini Pattern Designer x17 oferă toate opțiunile pentru construcția de forme, în funcție de preferințele utilizatorului: metode gratuite, asistate și parametrice sau orice abordare combinată.

Gemini CAD a fost primul care a introdus forma curbei native Bezier (denumirea formei curbe din grafică) și unghiul de colț. A dezvoltat în continuare această platformă geometrică introducând piese legate cu sincronizare automată a formei, menținând libertatea de a muta sau roti piesele în spațiul de lucru digital pentru a păstra natura sau sentimentul de dezvoltare manuală a modelului pe o masă de lucru.

Gemini Pattern Designer are 24 de tipuri de colțuri personalizabile pentru cusătură, un editor unic Folds pentru a face pliuri de mână și complex cu vizualizare a plierii 3D, iar caracteristicile programului se prezintă în figura 2.3.

Urmărirea întregii istorii a modificărilor din model, gestionarea diferitelor ramuri ale evoluției designului este acum posibilă din cauza noului model de înregistrare a istoricului și a managementului pe sucursale, în timp ce criptarea și securitatea proprietății intelectuale și drepturile de acces la conținut pentru membrii echipei și partenerii sunt gestionate prin intermediul platformei web MyCad.cloud brevetate, dezvoltată de Gemini CAD Systems.

Fig. 2.3. Caracteristici Gemini Pattern Editor x17. [13]

Tabelul de clasificare și Managerul de dimensiuni

Funcții pas-cu-pas

Dimensiunea Set Manager

Intervenție și modificare a reperelor în fază de îmbinare, gradare, mers, împachetare

Sistem de potrivire a reperelor

Procedura de selecție

Schiță și informații despre model

Piesele legate

Editor de foldere avansate

Istoricul modelului și punctele de restaurare

Gemini Spread&Cut Planner

Este legătura dintre proiectare și camera de tăiere / croire, oferă o optimizare automată sau interactivă rapidă și de înaltă calitate pentru operațiile de împrăștiere și tăiere.

Operatorul introduce cantitatea de produse comandată de client pentru fiecare model, mărimea și materialul și câteva setări generale privind condițiile de tăiere, cum ar fi lungimea de împrăștiere preferată, numărul maxim de straturi în așezarea sau pe lățimea țesăturii.

Aceste informații pot fi de asemenea preluate automat din sistemul ERP al companiei. Aplicația Gemini Spread & Cut Planner poate genera automat cel mai eficient plan pentru gruparea și distribuția de produse, prezentat în figura 2.4, astfel încât pentru obținerea cantităților comandate să fie necesar o cantitate minimă de material.

Caracteristici generale:

Definiție automată și manuală

Optimizarea automată a comenzilor

Raportul comenzii pentru camera de comandă

Export pentru plottere, mașini de croit

Export pentru alte sisteme CAD

Integrarea sistemelor ERP

Fig. 2.4. Încadrare optimizată în vederea utilizării eficiente a materialului în Gemini Spread&Cut Planner. [13]

II. 2. Automatizări în procesul de croire

Gemini CAD Systems SRL oferă soluții de croire automatizată, mașini de tăiere/croire și software specializat.

High Ply Cutter, modelul prezentat mai jos, HY-H2007 în figura 2.5 este potrivit pentru producție de haine sport, rochii de tricot, rogojină bancă pentru automobile, tapițerie etc. pentru viteză, precizie și eficiență ridicată, și se adaptează la producția de masă.

Este un sistem automat de tăiere cu transportor prevăzut cu lățimi de 5, 7 sau 11 cm cap de tăiere, special concepute pentru tăiere într-o mare varietate de țesături de la denim la lycra. Poate fi selectat în 8 grade diferite, în scopul de a satisface cerințe diferite de tăiere și de a economisi energie, si de asemenea, pot fi alese 4 tipuri de crestături. Chiar dacă materialul intră în masa de tăiere înclinat, software-ul de control va calcula automat gradul de scădere al liniei țesăturii și îl reglează automat.

În timpul tăierii materialelor, operatorul poate fi disponibil pentru ridicarea pieselor tăiate pentru următorul pas, economisind și îmbunătățind eficiența de lucru.

Marja de țesătură poate fi folosit din plin, praful acumulat în urma tăierii se colectează în orificiul de evacuare, îmbunătățind mediul camerei de tăiere.

Deține funcția de auto-diagnostic: eroare, cauză și soluția pentru problemă va apărea pe ecran în mod automat, fiind simplu de controlat și ergonomic.

Fig. 2.5. High Ply Cutter Model HY-H2007. [13]

Mașină de tăiere cu laser – FlexiCut Laser Cutter L160 din figura 2.6.este o mașină de croire automată, echipată cu un cap de tăiere cu laser.

Tipul de laser este CO2, cu o putere de 80W or 130W, suprafața de lucru 1650×850 mm, viteză de tăiere 48000 mm/min și putere 220 V, 50 Hz.

Taie orice material flexibil sau rigid, țesute sau nețesute, țesături sintetice și amestecate, topite sau netopite, piele, căptușeli, dantelă, diverse filme, materiale plastice și modele compozite auxiliare, spumă, placaje, etc.

Fig. 2.6. FlexiCut Laser L160. [13]

Gemini CAD Systems SRL oferă software de tăiere compatibile și pentru mașini de tăiere cumpărate de la alți furnizori, deoarece este compatibil cu toate mașinile de pe piață, cu responsabilitate asupra funcționării platformei integrate cu claculatorul, cu excepția defecțiunilor mecanice. [13]

II. 3. Automatizări în procesul de coasere

Robotica industrială este o sub-ramură în automatizarea industrială, care ajută la diferite procese de fabricație. Roboții industriali utilizează diverse sisteme mecanice, electronice, de software și permite acuratețe, precizie ridicată, viteză care depășește cu mult orice performanță umană. [14]

Servomecanisme, logică digitală și electronice în stare solidă au permis inginerilor să construiască sisteme mai eficiente și mai rapide, care au fost îmbunătățite și revizuite, până la punctul în care un singur robot este capabil de a rula 24 de ore pe zi, cu puțină întreținere.

Compania germană KSL Keilmann Sondermaschinenbau GmbH a produs modelul KL 504 – unitatea de cusut, prezentat în figura 2.7, pentru sprijinirea aplicațiilor specifice cusăturilor decorative, figura 2.8, interioare de automobile, cum ar fi tablouri de bord, panouri laterale de ușă sau cotiere.

Fig. 2.7. KL 504 – unitatea de robot de cusut KSL Keilmann. [15]

Fig. 2.8. Detalii cusute în industria auto cu ajutorul robotului de cusut KSL. [15]

Robotul Kuka are în capul de lucru o cuplă rapidă pentru a monta rapid și cu precizie dispozitivul necesar automat. Dispozitivele sau capete funcționale cu schimbare rapidă sunt:

RS 512 dispozitiv de cusătură ascunsă

RS 530 cap cu 2 ace pentru cusătură care imită cusătura de mână

RS 562 cap de coasere cu cusături de lanț dublu

RC 590 cap de tăiere ultrasonic – taie materialul fără presiune asupra lui

RM 595 măsurător robotic – măsoară suprafața de material, determinând lungimea cusăturilor.

Robotul se afla pe structură mobilă care este considerată a fi a 7- a axă a lui, se deplasează liniar pe ghidaje, este prevăzut cu schimbător de scule pentru schimbul complet automat al diferitelor capete de coasere.

Materialul care urmează să fie prelucrat se află pregătit în zona de lucru al robotului. Capacitatea de încărcare maximă este de 150 kg, zona de lucru a robotului este de maxim 2700 mm, acest interval poate fi reglat la diferite capete de cusătură sau în funcție de diferite cusături. [15]

Mașina de cusut în linie dreaptă cu șablon de transport sincronizat model HM801 de la Habraken BV, din figura 2.9 face posibilă sporirea mașinilor de cusut de taxă medie, cu un sistem de transport șabloane, care permite poziționarea corectă și coaserea perfectă in linie dreaptă.

Este prevăzută cu un servo motor de 400W pentru a conduce o bandă de distribuție fără sfârșit în linie cu direcția de coasere. Acest motor oferă putere, precizie și viteză, un encoder dedicat în capul de coasere asigură poziția acului și viteza la un controler de high end. Acest lucru permite software-lui HM să obțină la acționarea servo o sincronizare perfectă cu mișcarea de transport de cusut.

Un șablon ușor și personalizat poziționează și fixează piesa de lucru, operatorul glisează șablonul spre capul de cusut până la punctul în care cureaua de distribuție îl preia, din acest punct se cunoaște poziția absolută, nefiind nevoie să se marcheze cusăturile și nici de curățare a marcajelor ulterioare.

Centura se fixează până la începutul acului, controlerul HM instruiește mașina de cusut pentru începerea coaserii. Sistemul permite programarea a mai multor cusături în paralel.

Fig. 2.9. Mașină de cusut în linie dreaptă cu șablon de transport sincronizat HM801. [8]

II. 4. Automatizări în procesul de broderie

Dezvoltarea tehnicilor de cusut și inventarea mașinii de cusut cu cusătură zig-zag au condus la arta broderiei.

Datorită progreselor în industria mașinilor de cusut, în prezent broderiile sunt accesibile și se pot realiza și în confortul casei.

Primele mașini de brodat arătau diferit față de cele ce le putem achiziționa azi, dar toate funcționează după același principiu.

Pe o bucată de material de bază, se aplică un fir superior care este ținut de un fir inferior de bobină care leagă cusăturile împreună prezentat în figura 2.10.

Fig. 2.10. Principiul de realizare a broderiei. [16]

Automatizările în procesul de broderie sunt la fel foarte avansate, există o varietate de mașini multi-cap, care pot să producă o cantitate extrem de mare și calitate perfectă, în comparație cu brodarea manuală.

Un exemplu de mașină de brodat cu cap tubular de serie JAFA/JNFA de la firma germană ZSK Stickmaschinen GmbH, din figura 2.11. are o precizie extremă, flexibilitate și timpul de viață de lungă durată, având disponibile 1, 2, 4, 6 și 8 capete de brodat.

Seriile JAFA au o suprafață de broderie 500 mm, iar seriile JNFA au o suprafață de broderie 700 mm. Sunt prevăzute cu 12 ace-culori per cap, distanța la cap 400 mm și 495 mm, viteza maximă este 1000 rpm, control de ață, cusătură inversată automată, picior reglabil, analiza erorilor. Cu aceste caracteristici producția în masă și schimbarea rapidă a trendurilor este ușor de urmărit.

Fig. 2.11. Mașina de brodat serie JAFA cu 4 capete.

Un alt exemplu impunător din automatizări industriale al procesului de broderie este mașina de brodat multi-cap BEXS de la compania Barudan CO. LTD, din figura 2.12 cu o viteză maximă de 1000 rpm, cu o conexiune LAN și rețele ce pot fi controlat extrem de ușor.

Fig. 2.12. Mașină de brodat BEXS multi-cap de la firmă Barudan Co. [8]

II. 5. Obiectivele lucrării de disertație

Obiectivele lucrării de disertație este o analiză pertinentă în limitele posibile înainte de lansarea unei cercetări propriu-zise, în care să se investească bani și de la care să se obțină rezultate certe și utile segmentului de industrie scpecific.

Pornind de la informațiile privind stadiul actual mondial expus în capitolul II. și extrapolând ideile pentru o concluzie și o strategie coerentă și pertinentă pentru un atelier de lucru modern din acest domeniu, prezint două aspecte ale problemei, după cum urmează:

Ce se dorește prin cercetarea finală:

Obținerea unei mașini de brodat modificate, de ultimă generație, având PLC-ul propriu și cuplată la un calculator ierahic extern;

Mașină nouă preconizată având un soft nou de conducere propriu și original (diferit de cel al mașinii de bază, de proveniență de la furnizorul din import), care include și dialogul cu calculatorul ierarhic, permițând alte cuplări ulterioare cu: roboți, mașini de cusut, mașini de croit, linii complete automatizate din diferite tipuri de mașini, etc.

Mașina nouă ar putea avea unele modificări constructive, sau attachment-uri, axe numerice suplimentare cu servomotoare, encodere, senzori pentru diferite cazuri (ruperi de fir, înclăciri de fire, etc), în ideea unei flexibilități tehnologice sporite, dar și a unei autonomii față de operator, specifică fabricației condusă prin calculator;

Într-o primă etapă ar fi necesar un modul de bază având cuplarea la un calculator ierarhic, pe care apoi să se poată adăuga alte opțiuni hard și soft;

La acest stadiu să fie posibile transmisii de programe on-line, modificări de programe sau de liste de scule / unități de ace sau de culori, etc

Ce se propune în lucrare de disertație:

Definirea unei teme tehnice cu specificarea principalelor caracteristici tehnice și a principalelor noutăți de implementat;

Definirea principalelor noi funcțiuni oferite de conexiunea la calculator extern (pentru partea de proiectare, partea tehnologică, partea de conducere și comandă a procesului, partea de supraveghere, diagnoză și intervenție în caz de avarie);

Evaluarea elementelor necesare ale unei propuneri de finanțare a unui viitor contract de cercetare, care să soluționeze obiectivul final, incluzând: sume necesare cercetării, efortul de cercetare, colaborări estimate, specialiști pentru soluționarea multidisciplinarității cercetării, propuneri pentru materiale necesare cercetării, prezentarea avantajelor și efectelor economice scontate, etc.

III. MODUL ACTUAL DE PROGRAMARE A MAȘINII DE BRODAT

Elementele procesului de broderie

Intrări:

Materii prime: – ața de brodat;

– ața de bobină;

– hârtie întăritor;

– spray adeziv;

– cretă termovolatilă;

– liniar;

– materialul textil (haină sau alt produs pe care se dorește realizarea unor broderii).

Comanda, se primește de regulă în cale electronică sau personal direct de la client, cu imaginea logoului atașat, în orice format (jpg, png, pdf, cdr) cu specificațiile clientului asupra modelului de broderie dorit, se specifică:

– dimensiunea broderiei;

– poziționarea broderiei pe haină;

– culorile dorite;

– numărul articolelor de brodat;

– termenul limită de execuție al comenzii.

Resurse necesare:

Echipament tehnologic:

– PC;

– Software de broderie (Bernina);

– Mașină de brodat industrial sau semi-industrial;

Personal:

– tehnician/operator;

– designer.

Operațiuni:

Digitizarea imaginii în software de broderie, figura 3.1:

– importarea unei imagini, poze prin Corel Draw implementat de program;

– realizarea traseului firului în urma liniilor desenului;

– setarea proprietăților firului (densitate, unghi de înclinare, culoarea, punctul de începere și de sfârșire al segmentelor);

– exportarea designului de broderie în format recunoscut de mașină de brodat (zsk, pes, dst etc).

Fig. 3.1. Interfața de lucru a programului de broderie Bernina 8, cu instrumente de realizare a formelor, bară de comenzi, culori etc. [6]

Brodarea efectivă:

– transmiterea modelului de broderie la mașină de brodat printr-un stick usb;

– introducerea bobinelor de ață prin canalele mașinii de brodat;

– setarea numărului și ordinea de ațe potrivit designului realizat anterior;

– setarea punctului de începere al modelului de broderie;

– pregătirea articolelor textile pe care urmează să se brodeze;

– semnarea poziției broderiei cu cretă termovolatilă sau creion de semnat textile;

– tăierea hârtiei întăritor de broderie;

– centrarea și prinderea hainei în ramă de brodat pe semn realizat anterior;

– inserarea ramei între brațele mașinii de brodat;

– pornirea mașinii de brodat.

În funcție de numărul de împunsături al unei modele de broderie și numărul de culori din care este brodat se calculează durata timpului de brodare, astfel un model de 7000 de împunsături la o viteză de 800 rpm, viteză optimă pentru majoritatea tipurilor de mașini, într-o singură culoare se brodează în 8,75 de minute, fără a lua în considerare timpul de pregătire și de setare a mașinii de brodat, iar dacă un model de broderie tot de 7000 de împunsături este format din mai multe culori, durează mai mult din cauza schimbărilor de ace pe capul mașinii de brodat.

Operațiuni după finalizarea broderiei:

-scoaterea ramei de brodat din mașină;

-eliminarea ramei și a hârtiei de pe spatele materialelor;

-curățarea și tăierea surplusului de fire de ațe de pe broderie.

Ieșiri:

Tipuri de broderii:

Broderiile se pot clasifica în mai multe feluri:

Tipuri de broderii în funcție de cusătură sunt prezentate în figura 3.2:

Fig. 3.2. Clasificarea cusăturilor în soft de broderie Bernina 8: a – cusătură liberă de mână, b – run stitch, c – satin, d – step.[6]

Tipuri de broderii în funcție de destinație:

Embleme militare (patchuri, grade);

Broderii pentru horeca (broderii pe cămăși, șorțuri, prosoape, lenjerii de pat);

Broderii unicate personalizate (nume, semne, idei de design unice);

Broderii pentru echipamente de lucru (logouri diferite ale firmelor);

Broderii pe diferite articole vestimentare.

III. 1. Etapele de realizare a modelelor de broderie

Procesul de broderie computerizată azi, utilizat în cadrul firmei Confidex SRL poate fi prezentat în următoarele etape:

Crearea fișierelor de broderie

Fișierele de design de broderie digitalizate pot fi achiziționate sau create cu software-ul de digitizare specific pentru industrie. Formatele fișierelor de broderie se încadrează în general în două categorii.

Primele formate sursă sunt specifice software-ului utilizat pentru a crea designul. Pentru aceste formate, digitizatorul păstrează fișierul original în scopul editării.

Al doilea format pentru mașini este specific unei anumite mărci de mașini de brodat. În acest caz, fișierele sunt disponibile pentru utilizarea cu anumite mașini de brodat și nu sunt ușor de editat sau scalat. Aceste fișiere, recunoscute de către mașini de brodat moderne, se transmit prin comanda Export File prin intermediul software-ului de broderie, pe un port de fișiere, stick USB sau floppy disc, alegând formatul potrivit mașinii, Anexa 1.

Mașinile de brodat recunosc, în general, unul sau mai multe formate specifice mărcii lor. Cu toate acestea, unele formate, cum ar fi .dst Tajima, .exp / .cnd ale lui Melco și .fdr ale lui Barudan au devenit atât de răspândite încât se consideră standarde industriale și sunt adesea susținute de mașini construite de companii rivale.

Prin intermediul software-ului specializat se poate reproduce orice imagine în fișier de broderie.

În Bernina Embroidery Software etapele digitizării arată astfel:

De pe interfața de creare a modelelor de broderie, prezentată în figura 3.3 se trece la interfața Corel, pentru a importa imaginea dorită, figura 3.4.

Fig. 3.3. Interfața de crearea modelelor de broderie. [6]

Fig. 3.4. Interfața Corel pentru importarea imaginii (png,jpg, etc). [6]

Fig. 3.5. Imaginea importată pe interfața Corel prin comanda Import File, comanda poate fi realizată și prin drag and drop, tragerea unei imagini direct pe interfața de lucru. [6]

După importul imaginii pe interfața Corel, figura 3.5, am schimbat înapoi la interfața de creat modele de broderii, figura 3.6 și cu ajutorul instrumentelor de editare și de creare din bara din stânga, din figura 3.7 am realizat traseul firului și al cusăturilor.

Fig. 3.6. Schimbarea în interfața de broderie, prin butonul Embroidery Canvas. [6]

La sfârșit se setează culorile dorite și poziționarea lor, adică rândul lor în care urmează să fie brodate la mașina de brodat. De asemenea se setează proprietățile specifice cusăturilor, lungimea și densitatea cusăturilor, se adaugă diferite cusături de întărire a broderiei (zig-zag, center walk, step, edge walk, etc).

Fig. 3.7. Bara de instrumente de editare și creare a cusăturilor în Bernina Embroidery Soft 8. [6]

Fig. 3.8. Modelul de broderie finalizat. [6]

După finalizarea modelului de broderie, prezentat în figura 3.8 prin comanda Export File se salvează fișierul de broderie pe un stick usb, într-un format recunoscut de către mașină, în acest caz se alege formatul .dst, prezentat în figura 3.9.

Fig. 3.9. Comanda Export File pe interfața de creare și editare a modelelor de broderie. [6]

După salvarea modelului pe stick se transferă în mașină de brodat, figura 3.10 și în continuare se setează viteza, culorile, poziția modelului de broderie în mașină de brodat.

Fig. 3.10. Transferul fișierului de broderie prin stick usb la mașină de brodat. [6]

IV. DESCRIEREA PROCESULUI DE BRODERIE ÎMBUNĂTĂȚIT ÎN VEDEREA MĂRIRII FIABILITĂȚII BAZATĂ PE REDUCEREA STAGNĂRILOR URMARE A RUPERII FIRULUI

IV. 1. Analiza posibilităților de programare a mașinilor de brodat prin dialog cu calculator extern

Prin dialog cu calculator extern, prin intermediul softwareului de broderie, mașinile de brodat au următoarele posibilități de programare:

Se poate seta punctul de începere și punctul final al modelului de broderie;

Parțile modelului de broderie poate fi separat prin secvențe de culori diferite;

Se programează ordinea secvențelor;

Poate fi schimbat densitatea cusăturilor și adaptat potrivit materialului sau destinația modelului;

Unghiurile cusăturilor care vor fi brodate pot fi setate de la 0° la 360°;

Crearea liberă a modelelor prin comanda Block stitch, Freehand stitch;

Se poate seta compatibilitatea cu diferite tipuri de mașini de brodat – branduri diferite, casnice, industriale prin comanda Export File și alegerea formatului potrivit fiecărei mașini;

Simularea procesului de broderie.

Prin dialog cu calculatorul extern se poate mării fiabilitatea procesului de broderie, prin reducerea stagnărilor urmare a ruperii firului, în proiectul prezentat mai jos am înfruntat o dificultate din cauza unei noi provocări.

Pentru prima dată am realizat bijuterii brodate din ață metalizată în cadrul firmei Confidex SRL.

Exigențele clientului:

Formele bijuteriilor

Modelele brodate să aibe ținută

Rigiditate

Bijuteriile să aibă capete rezistente pentru atașarea închizătorilor din argint

Bijuteriile să aibă spații brodate de o suprafață de cel puțin 4 mm pentru aplicarea cristalelor ulterior prin lipire – cristalele fiind de 4 și 6 mm lățime.

În primul rând scopul acestui proiect a fost îndeplinirea unei cerințe de afacere a clientului respectiv, aceea de a realiza o colecție de bijuterii bazată pe o concepție nouă față de cele obișnuite de până acum, adică bijuterii obișnuite brodate cu cristale Swarovski.

Colecția de bijuterii brodate reprezintă 3 tipuri de seturi de bijuterii formate din colier, brățară și cercei, plus încă 2 tipuri de cercei separate, brodate cu fir metalic, ornamentat cu cristale Swarovski și prevăzut cu închizător sau agățător din argint.

Modelele de bijuterii le-am stabilit împreună cu clientul.

Pe lângă design a fost important ca bijuteriile brodate să aibă ținută și să fie rigide, pentru rezistență la purtare și pentru posibilitatea de aplicare a cristalelor și menținerea acestora. La fiecare model capetele unde s-a aplicat agățătorul sau închizătorul din material de argint, trebuia să fie cât mai rigide, pentru prevenirea ruperii broderiei, în urma împungerii materialului ascuțit din argint.

Firul metalic de ață pe care l-a ales clientul pentru brodarea modelelor de bijuterii nu este foarte rezistent la rupere, doar prin brodarea mai deasă a modelelor am reușit ca modelele de bijuterie să nu se destrame.

Acest proiect a presupus mai multe încercări experimentale, deoarece formele brodate nu au avut un material textil rigid, ca și o suprafață pe care se brodează de regulă și pe care rămâne orice model.

Aceste forme au fost brodate pe o folie solubilă în contact cu apă, tocmai pentru a obține doar broderiile în sine, fără o bază de material textil sau altul. Astfel ele au un aspect 3D, sunt rigide, capătă proprietățile ale unor bijuterii obișnuite, sunt rezistente la purtare și au un aspect deosebit, figura 4.1.

Proprietățile broderiei care se setează din calculator sunt:

Densitatea cusăturilor – stitch spacing, se măsoară în mm, de exemplu o densitate de 0.39 mm înseamnă cusăturile se repetă la fiecare 0.39 mm.

Această proprietate se ajustează în funcție de:

– materialul pe care urmează să se brodeze;

– aspect estetic dorit, broderie mai pronunțată prin densitatea cusăturilor sau mai rară;

Astfel pe diferite materiale se setează densitatea cusăturilor după cum urmează:

Mătase, materiale subțiri, eșarfe de vară, etc: 0.43-0.55 mm

Tricouri din material subțire de bumbac sau polyester în amestec cu bumbac: densitatea între 0.38-0.45 mm

Materiale plușate, prosoape, polare: 0.33-0.38 mm

Tull: 0.33-0.37 mm

Bumbac termocolat: 0.38-0.48 mm

Tricoturi: 0.33-0.41 mm

Piele și imitație de piele: 0.36-0.40 mm

Pentru un model de broderie subțire cum ar fi o literă care imită scrisul de mână, se setează o densitate de 0.44 mm iar pentru modele care acoperă o suprafață întreagă mai mare de 2 cm și se dorește ca fiind un model fără spații goale vizibile între cusături se setează o densitate de 0.32 mm. [6]

Întăritură de broderie – Underlay, este o cusătură prealabilă a modelelor de broderie, se folosește la orice tip de broderie pentru a crea o bază mai întinsă pe material pe care urmează să se brodeze diferite modele, la fel ca densitatea broderiei și această proprietate se adaptează în funcție de model de broderie și de material pe care se aplică.

Întăritură sau Underlay a broderiilor din Bernina Embroidery Software sunt de următoarele tipuri:

Center walk – reprezintă o cusătură în mijlocul formelor brodate

Edge walk – este o cusătură care parcurge marginea modelului de broderie;

Zig-zag – o cusătură zig-zag care urmărește forma broderiei printr-o cusătură zig-zag;

Double zig-zag – o cusătură zig-zag ce urmărește forma broderiei de două ori;

Step – o formă de cusătură dreptunghiulară, neîntreruptă, care acoperă suprafețele pe material pe care urmează să se brodeze în urma modelului de broderie.

La fiecare dintre acestea poate fi setat la rândul lui lungimea unei cusături și densitatea acesteia.

Efecte estetice – sunt o serie de efecte care se pot aplica la modelele de broderie proiectate pentru a imita diferite aspecte din natură, de materiale etc, de exemplu la un model cu o roată de mașină brodată se poate aplica un efect de genu. [6]

Fig. 4.1. Bijuterii brodate cu ață metalică, ornamentate cu pietre Swarovski și închizător din argint. [7]

IV. 2. Procesul de realizare a bijuteriilor brodate

Se pregătește o folie specială solubilă în contact cu apă, prezentat în figura 4.2. ca și suprafață pe care urmează să se brodeze modelele create, folie care se fabrică în suluri de 20 m lungime și 0,5 m lățime, am tăiat o bucată care să acoperă suprafața ramei de brodat și am așezat în două straturi, prezentate în figura 4.3 pentru o rezistență mai puternică la împunsăturile acului și pentru o bază rezistentă pentru firul metalic.

Am folosit ac special pentru firul de ață metalic, iar la bobină de jos, am folosit la prima încercare ață de cusut albă, care se folosește la majoritatea modelelor. Ca și pregătirea mașinii de brodat am efectuat următoarele setări:

schimbarea acului special pentru acest tip de fir;

aplicare de spray de silicon pe bobina de ață de sus pentru o alunecare mai ușoară a firului prin orificiile mașinii de brodat;

destrângerea butoanelor de reglat firul la mașina de brodat;

aplicarea uleiului pentru ungerea bobinei de jos, pentru o alunecare mai ușoară a firului de brodat.

Fig. 4.2. Folie specială pentru procesul de broderie, aplicată în două straturi, care înlocuiește materialul textil pe care se brodează de regulă. [6]

Fig. 4.3. Folie solubilă în apă tăiată la dimensiunea potrivită ramei de brodat de suprafață de 360×200 mm. [6]

Fig. 4.4. Prinderea foliei în ramă de brodat. [6]

Suprafața pe care urmează să se brodeze trebuie să fie cât mai întinsă uniform și rigidă, precum se poate observa în figura 4.4, pentru o calitate mai bună a oricărui model de brodat. Broderiile cu fir metalic de regulă sunt mai sensibile la ruperea firului în timpul procesului de broderie, de aceea necesită o serie de ajustări la mașina și modelul de broderie, iar după ce ne-am asigurat că mașina este setată conform acestui tip de fir, au urmat ajustările modelului din programul de broderie.

Fig. 4.5. Mașina de brodat Brother Etreprenuer Pro 1000e, cu modelul de broderie creat anterior. [6]

Fig. 4.6. Mașina de brodat Brother Entreprenuer Pro 1000 cu ramă inserată, cu folie pe care urmează să se brodeze modelele de bijuterii și modelul introdus.[6]

În prima fază am proiectat modelele de bijuterii după principii de creare a unei broderii obișnuite cu fir metalizat, am optat la:

Densitate: 0.36 mm

Cusătură de bază: Center walk și Double zig-zag

Pentru ca modelele de bijuterii brodate să fie conforme cerințelor clientului și să aibă un aspect plăcut, cu linii subțiri dar tot odată rigide am setat lățimea liniilor de broderie de 2 mm.

Prin rezultat în urma acestor setări în timpul procesului de broderie firul de ață se rupea aproape în fiecare minut și a fost nevoie de intervenție manuală, care a mărit timpul de broderie, de la aproximativ 10 minute la 19 minute.

Ca probă am brodat doar un singur element: prima dată un cercel, care după ce s-a brodat pe folie și a ajuns în contact cu apa pentru îndepărtarea foliei, modelul de bijuterie s-a destrămat în fire înnodate care nu aveau ținută și a devenit foarte moale.

După analizarea rezultatului din prima încercare, am modificat proprietățile modelului de broderie din calculator, prezentat în figura 4.7. astfel:

Densitatea: 0.33 mm

Cusături de bază: Edge walk și Zig-zag

Lățimea liniilor brodate: 2.85 mm

Fig. 4.7. Setarea proprietăților modelului de broderie în programul Bernina 8. [6]

Ca rezultat ruperea firului a devenit și mai frecvent ca în cazul setărilor anterioare, din cauza măririi numărului de împunsături de ac, în urma măririi densității cusăturilor, firul de brodat s-a scămoșat.

Din ultimul eșec s-a rezultat și o descoperire, aceea de lățimea potrivită a liniilor de broderie, deoarece această dimensiune se conformează cerințelor clientului și este realizabil din punct de vedere tehnic, astfel am păstrat lățimea liniilor brodate de 2.85 mm și am adaptat:

Densitatea: 0.34 mm

Cusături de bază: Edge walk

Lățimea liniilor brodate: 2.85 mm

Ca și rezultat această densitate s-a dovedit a fi potrivită, ruperea firului de ață de brodat metalic nu a mai avut loc, astfel nici intervenția umană.

Pentru reducerea numărului de împunsături dar totuși păstrarea legăturilor între diferite elemente ale modelelor am eliminat cusătura de bază Center walk și am păstrat doar Edge walk – care prin cusăturile de marginea a liniilor brodate leagă formele între ele, astfel în contact cu apă rămânând întregi.

În contact cu apă, pentru îndepărtarea foliei, modelul de bijuterie a rămas întreg, după dizolvarea foliei, pentru ca broderia să-și păstreze forma dorită le-am presat la temperatura maximă al călcătorului industrial.

Modelul de bijuterie obținut astfel nu era foarte rigidă, la bobină de jos am folosit ață de cusut obișnuită albă, asta a rezultat ca modelul de bijuterie să aibe față și dos vizibil, ceea ce este inestetic, prin urmare am schimbat bobina inferioară, cu ață din fir metalizat.

Prin aceste modificări procesul de broderie a decurs fără întreruperi neașteptate, astfel am eliminat intervenția umană și nevoia de supraveghere continuă a procesului, mărind fiabilitatea procesului de broderie.

Pentru ca modelele de bijuterie cum ar fi colierele și brățări pe care le-am format din 5 sau mai multe elemente să rămână după îndepărtarea foliei o piesă întreagă, am conceput următoarea soluție:

Luând ca exemplu un cercel format din 17 elemente, pentru evitarea desprinderii acestor elemente în momentul contactului cu apă, încă de la procesul de proiectare a modelului am realizat o bază dintr-o formă întreagă, care acoperă suprafața formei de bijuterie, prezentat în figura 4.8, creând o bază rigidă pentru orice model și asigurând legătură printre cele 17 elemente ale acestor modele.

Această formă de bază are ca proprietăți, densitate de 0.70 mm, fără cusături de întărire, prezentat în figura 4.9 asigură îmbinarea elementelor modelului și îi conferă o rigiditate potrivită unei bijuterii.

Fig. 4.8. Baza de broderie creată pentru susținerea elementelor modelului de broderie – din setul Fl de bijuterii brodate. [6]

Fig. 4.9. Setarea proprietăților bazei de broderie pentru susținerea elementelor modelului.[6]

Fig. 4.10. Bază susținătoare și modelul floral suprapusă. [6]

Spațiile goale oferă aspectul mai clar al modelului iar spațiile umplute cu broderie asigură bază pentru aplicarea cristalelor Swarovski prin lipire, după cum se observă din figura 4.11.

Fig. 4.11. Bijuterie brodată, aplicat cu cristale Swarovski și agățător din argint. [7]

V. PROBLEME TEHNICE INTERDISCIPLINARE DE SOLUȚIONAT ÎN VEDEREA REALIZĂRII CERINȚELOR CLIENTULUI ÎN CONDIȚII TEHNOLOGICE OPTIME

V. 1. Prezentarea problemei fiabilității procesului

Prin dezvoltarea acestor soluții, pentru acest proiect, am răspuns cerințelor clientului, prin rezultatele obținute și în același timp am mărit fiabilitatea procesului de broderie.

În prima fază I. din cauza întreruperii frecvente a procesului de broderie era imposibil realizarea cantităților mai mari ale acestor modele, dar și brodarea unei singure bucăți avea durata de câteva ore, datorate unor probleme care au apărut:

Întreruperea procesului la primele împunsături ale acului;

Ruperea firului de broderie;

Destrămarea modelelor de broderie.

Cea mai mare problemă în acest proces este incapabilitatea ducerii procesului până la capăt, intervenția umană și supravegeherea pe tot parcursul procesului.

În a doua fază II. am întâmpinat următoarele probleme tehnice de soluționat:

Ruperea aței de brodat din cauza densității a cusăturilor prea mari;

Împunsăturile prea multe în același suprafață care duce la ruperea firului sau uneori chiar și la ruperea acului.

Soluționarea acestor probleme a constat în modificările proprietăților modelului de broderie, cu ajutorul softului de creare a modelelor de broderie. [4] [5]

Un model de broderie proiectat corect conform tipului de fir de ață, ac, suprafața pe care urmează să se brodeze, poate fi brodat fără intervenții, reducând timpul procesului de broderie.

Problemele tehnice apărute pe parcursul realizării modelelor de bijuterie au fost influențate de programarea din calculator ale modelelor de broderie.

După ce am reușit ca procesul de broderie să decurgă fără întreruperi și intervenție umană repetată, a rămas problema estetică a modelelor, soluționată cu schimbarea bobinei inferioare din ață de cusut simplă albă cu bobina cu ață de brodat cu fir metalic, identic cu ața superioară de la mașina de brodat.

Problema de destrămare a modelelor de bijuterie în contact cu apă, adică după ce s-a topit suportul de folie pe care au fost brodate modelele, am eliminat-o în paralel cu modificările proprietăților modelelor, densitate, lățime, întărire.

V. 2. Prezentarea conceptului de soluționare

Acest concept de soluționare a problemei stagnării mașinii de brodat ca urmare a ruperii firului a mai fost cercetată, într-o teză de doctorat la Univesritatea din Oradea, [1].

Cercetările și analiza amănunțită a procesului a fost realizată pe mașina de brodat Happy model Voyager HCS 1201, cu precizarea că s-a pornit de la captarea vibrațiilor din timpul procesului de brodare, astfel ca să se identifice sursa ruperii firului.

Au fost realizate cercetări voluminoase și un număr important de date în acest sens, stabilindu-se în final că nu se pot găsi parametrii tehnologici optimi, care să evite cazurile de rupere a firului, această deoarece materialele impuse (exemplul firului metalic sensibil la scămoșare și rupere) nu pot fi ocolite.

S-a analizat de asemenea procesul de broderie într-un atelier modern de broderie, în care se lucra la scară mare, respectiv atelierul de broderie al Mănăstirii Sf. Cruci din Oradea, la care lucrau un număr de 8 mașini de brodat de ultima generație de la firma Happy (Japonia), fiecare dotată cu câte 10 capete de brodat simultane. [3]

Aceste capete au fiecare un număr de 12 culori / unități de ace programabile (simultan pentru cele 10 capete), asigurând executarea unor modele repetitive, cu execuție simultană a unui set de 10 modele identice. [1]

Din vizionarea procesului de broderie pe aceste mașini s-a constatat că la o mașină Happy cu 10 capete (oricare din cele 10 mașini) frecvența ruperii firului (a unui fir din cele 10 simultane) era de cca 1:30 secunde, respectiv o rupere la fiecare 30 secunde. Durata înlocuirii manuale a firului rupt din momentul ruperii și până în momentul reluării procesului automat de brodare, era de cca 45 secunde. De aici rezultă că mașina avea o încărcare de 40%, respectiv 40% era timp de lucru și 60% timp de stagnare pentru remedierea ruperii firului, iar raportat la cele 10 mașini și 2 schimburi de lucru rezulta o pierdere de 1440 ore pe lună din totalul de 2400 ore lunar. Această este inacceptabil pentru orice atelier, deși mașinile erau din generație foarte nouă și de la o firmă de prestigiu.

La acesta se adaugă neajunsurile cauzate de afectarea calității, întrucât fiecare rupere de fir lasă urme vizibile în suprafața brodată a produsului, iar eliminarea acestora însemnă altă muncă de remediere. Timpul mediu de lucru pe o mașină cu 10 capete la un singur exemplar de produs era de cca 40 – 50 minute, iar frecvența rezultantă a ruperilor de fir pe un cap este de 8 ruperi în 40 minute.

De aici rezultă necesitatea imprioasă de a găsi o soluție viabilă, astfel ca procesul să se desfășoare fără întrerupere cel puțin pe durata unui reper complet.

Soluția adoptată ca și concept propus a fost că la fiecare rupere de fir să se lanseze automat o altă unitate de culoare considerată ca și dublură de culoare, care să continue procesul de brodare din punctul în care s-a produs ruperea curentă.

În acest scop, trebuie identificat procesul de rupere în mod identic la toate capetele mașinii și cu aceeași viteză de reacție (utilizând câte un senzor la fiecare cap), acesta va opri procesul, va da înapoi programul cu numărul de pași de depășire a punctului de rupere și va relua procesul selectând dublura de culoare care urmează la rând la capul în cauză, după care se reia programul de împungere, selectiv din punctul de rupere la capul respectiv și din punctul de depășire la celelalte capete.

Având în vedere că acționarea principală este comună la toate capetele, selectarea această este bazată pe cuplaje electromagnetice, care deservesc fiecare cap, această parte rămânând neschimbată. Dar activarea unei unități de ac de altă culoare înseamnă deplasarea originii imaginii brodate cu pasul (comun) al unităților de ac la toate cele 10 capete.

În cazul modificării mașinii trebuie introdusă o acționare separată cu motor pas cu pas, de asemenea comună la toate cele 10 capete, selectabile prin cuplaje electromagnetice, astfel ca oricare cap să-și poată modifica off-set-ul de la un calculator central. [1] [2] [5]

Această variantă ar permite execuția unui produs în mod continuu, fără stagnări, în mod complet automat și fără intervenția operatorului, rezultând o mașină nouă performantă, iar calitatea ar avea îmbunătățiri.

Odată realizată conducerea prin calculator extern, s-ar deschide și alte posibilități și facilități specifice amintite anterior.

VI. CALCULUL ECONOMIC

VI. 1. Calculul economic al procesului de broderie

Comanda de colecție de bijuterii brodate cu ață din fir metalic a constituit din:

Set FdN – 6 buc. Coliere, 6 buc. Brățări, 20 buc. (10 perechi) cercei

Set R – 6 buc. Colier, 6 buc. Brățări, 20 buc. (10 perechi) cercei

Set Fl – 6 buc. Coliere, 6 buc. Brățări, 20 buc. (10 perechi) cercei

Cercei M- 20 buc. (10 perechi)

Cercei C – 20 buc (10 perechi)

Pentru evaluarea prețului procesului de broderie am luat ca exemplu o bucată din modelul de cercel din setul Fl și după principiul de calcul al acestuia se poate calcula celelalte bucăți și cantități dorite.

Datele inițiale cunoscute despre modelul de broderie:

– Numărul de culori de ață al modelului: 1 culoare

– Numărul de împunsături: 7590

– Viteza mașinii de broderie: 800 împunsături/ minut.

Modelele de bijuterii au fost brodate la o singură mașină cu un cap, respectiv, Brother Entreprenuer Pro 1000, prevăzut cu 10 ace de brodat, adică posibilitatea de a broda un model de broderie din 10 culori diferite.

Viteza de brodare a mașinii este între 400 – 1000 de împunsături/minut. Viteza optimă în vederea procesului de broderie rapidă și fără suprasolicitarea mașinii de brodat, la cantități mari și timp de lucru 8-10 ore/zi, este 800 de împunsături/ minut.

Mașina de brodat la această comandă nu s-a folosit la viteza maximă a lui, deoarece firul de brodat metalic are o rezistență mai slabă la rupere decât firul obișnuit de brodat.

Fir obișnuit de brodat: Madeira Polyneon, din 100% poliester cu o finețe de 40 Nm, Anexa 2;

Fir metalic de brodat: Isamet Metallic, din 45% poliamidă și 55% poliester cu finețea de 37, Anexa 3.

Finețea firului Nm înseamnă lungimea firului în metru care cântărește 1 gram. Cu cât este, mai mare acest număr cu atît este firul mai fin, adică mai subțire și mai slab.

Există două tipuri de finețe a firului, convertibile unul în altul:

(6.1)

și

(6.2)

(6.3)

Din cauza firului metalic, cu o rezistență la rupere mai mică decât firul de ață obișnuită de brodat, am brodat modelele de bijuterie la o viteză de 800 împunsături / minut, evitând astfel numărul mare de rupere a firului de brodat și păstrând un flux de lucru adecvat.

Modelul floral de cercel este format din 7590 împunsături (curse duble ale acului), valoare automată din softul de broderie, în timpul și după realizarea unui model.

La o viteză de 800 împunsături/ minut, rezultă că în condiții optime, adică fără întrerupere a procesului de broderie, broderia se realizează în 9,28 minute.

v= 800 î/min

B= vt [curse duble] (6.4)

min

Prețul de cost al broderiilor se calculează cu următoarea formulă:

(6.5)

C total – prețul în Euro

Î – numărul de împunsături/ 1000

Cî – prețul/ 1000 de împunsături = 0,2 euro

Această formulă se aplică de regulă la broderii produse în serie, la produse unicate se adaugă un procent între 75-150 %.

La broderiile realizate cu ață din fir metalic se aplică un adaos de 25% la prețul final, deoarece firul metalic este de 4 ori mai scump decât firul de brodat obișnuit.

Firul metalic costa 35 ron/ 1000 m, iar firul polyneon 8.5 ron / 1000 m.

Prin urmare o broderie cu model de cercel floral ar costa 1,89 euro+tva, tva-ul în acest domeniu fiind de 1,19%, costul broderiei este 2,24 euro cu tva inclus. [6]

VI. 2. Evaluarea efortului financiar estimativ al cercetării viitoare posibile pentru noua mașină de brodat modificată

Cheltuieli cu punerea la dispozitie a unui utilaj apt pentru cercetare

(Mașina de brodat Anexa 4), timp disponibil 6 luni

500×6=3000 EURO

Cheltuieli cu materiale:

Calculator extern 1000 EURO

Interfață 500 EURO

Senzor de rupere fir 600 EURO/bucx2 buc=1200EURO

Acționare servomotor pas cu pas 450 EURO

Cuplaje electromagnetice 2 buc x 300 EURO

Soft de bază 2500 EURO

Alte materiale 500EURO

Cheltuieli cu manoperă:

3 specialiști a 3 luni fiecare: 3x 3x 1000Euro=9000EURO

(1 tehnolog, 1 automatist, 1 programator soft)

Colaborări 4500 EURO

Total estimativ: 20550 EURO.

VII. CONCLUZII

Prezenta lucrare de disertație face o evaluare a nivelului actual privind conducerea procesului de broderie prin calculator extern.

Nivelul actual este impus de țările puternic avansate industrial, U.S.A, Japonia, Franța, etc.

Nivelul informației tehnice de detaliu este extrem de scăzut datorită confidențialității concurenței acerbe dintre concernele producătoare din domeniul textil și a producătorilor de utilaje specifice.

Orice progres în acest domeniu care să ajute sau să îmbunătățească dotările și tehnologia din țara noastră nu poate fi realizat decât prin lucrări de cercetare proprii. Fără aceste cercetări domeniul respectiv este tributar importului iar realizări tehnice relevante peste nivelul pieței sunt practic imposibile.

Lucrarea pune în evidență nivelul tehnic țintă și detaliile tehnice preconizate pentru mașinile de brodat, care să fie cuplate în viitor la calculator extern, în vederea asigurării unei producții flexibile de calitate constantă în întregime automatizată.

Datorită complexității deosebite a temei și a efortului financiar implicat, pentru moment lucrarea doar preconizează fazele și etapele de parcurs.

Se ține cont de faptul că este vorba de multidisciplinaritate, echipă mixtă de cercetători, colaborări cu persoane și firme de profil, astfel ca cercetarea să poate fi dusă la bun sfârșit. Este vorba de domeniile următoare implicate: informatică, programare tehnologică în domeniul specific, automatizări, utilaj textil, etc.

Prezenta lucrare este utilă în momentul deschiderii unei cercetări care să abordeze tematica dată.

Rezultatul preconizat este o mașină de brodat modificată, atât mecanic pe partea de lanțuri cinematice, cât și pe partea electrică și soft, dar având o flexibilitate și fiabilitate mărită.

O astfel de mașină ar avea destinația unor celule de fabricație flexibilă în domeniul textil, inclusiv cu procese robotizate, dar ar permite și multe alte cercetări viitoare, care altfel n-ar fi posibile. Atelierul care ar deține o astfel de mașină, ar putea aborda și altfel de lucrări decât cele standard din prezent.

Ideea este că sunt necesare fonduri, care s-ar putea obține din cele destinate cercetării, fiind vorba de un prototip cu aplicație practică importantă.

VIII. BIBLIOGRAFIE

Șuteu, M., Teză de Doctorat – ”Cercetării Privind Asigurarea Fiabilității Proceselor Tehnologice din Industria Textilă ” Universitatea din Oradea, Octombrie 2013

Șuteu, M., Baidoc, M., Indrie, L., Ganea, M. – Determining the optimal operating mode for the embroidery machine by using the vibration measurement technique – Industria Textilă, ISSN 1222–5347, București, Vol. 65, 2014, No. 1, pp. 17-21, revistă cotată ISI Thomson Rueter;

Șuteu, M. – Analysis of embroidery pattern influence on the working mode of “Happy” embroidery machine by using the vibration measurement technique – Industria Textilă, ISSN 1222–5347, București, Vol. 67, 2016, No. 4, pp. 250-255, revistă cotată ISI Thomson Rueter.

Șuteu, M., Indrie, L., Gherghel, S., Albu, A.-”Vibrations measurement in order to identify the faults to the tables and supports on which the embroidery machines are placed” Annals of the University of Oradea, Fascicle of Engineering and Industrial Management, ISSN 1843-813X, Oradea, Volume XV, 2014, No. 2, pp. 113-118;.

Șuteu, M.D., Băban, C.F., Băban M., Toth E., Pancu, R.M.-” Maintenance planning of the sewing needles of simple sewing machines” Annals of the University of Oradea, Fascicle of Engineering and Industrial Management, ISSN 1843-813X, Oradea, Volume XVIII, 2017, No. 2, pp. 99-102.

*** Confidex SRL

*** Atelier de bijuterii Ameea Selected Glamour

http://texprocess.messefrankfurt.com/frankfurt/en/besucher/messeprofil.html – accesat în data de 07.01.2018

http://www.businessinsider.com/adidas-high-tech-speedfactory-begins-production-2018-4 – accesat în data de 04.04.2018

http://www.economist.com/news/business/21714394-making-trainers-robots-and-3d-printers-adidass-high-tech-factory-brings-production-back?fsrc=scn/fb/te/bl/ed/advancedmanufacturingadidasshightechfactorybringsproductionbacktogermany – accesat în data de 15.05.2018

https://rctom.hbs.org/submission/adidas-speedfactory-impossible-is-nothing-with-automation/ – accesat în data de 22.04.2018

https://www.geminicad.com/about-gemini/who-we-are/ – accesat în data de 01.07.2018

https://www.geminicad.com/fashion-apparel/ – accesat în data de 01.07.2018

https://ro.wikipedia.org/wiki/Automatizare – accesat în data de 10.04.2018

http://www.ksl-lorsch.de/en/products/automotive/composites/portal-3d-robot-sewing-unit-kl-504/ – accesat în data de 09.06.2018

http://stitchedupbyphoenix.co.uk/a-history-of-embroidery/ – accesat în data de 28.12.2017