材料試験の自動化

3 軸自動化デバイスは、ここで見られる曲げ試験を含む幅広い試験用途に使用できます。 | 出典: インストロン

材料試験は市場のすべての製品の開発と品質保証にとって重要であり、生物医学、航空宇宙、自動車企業などの一部の業界では、厳格な品質基準に加えて大量の試験スループットが求められています。 これらの要件のため、これらの企業のテストプロセスの改善に関しては、自動化が常に議論の最前線にあります。

お客様が材料試験のニーズに対して自動化ソリューションを追求する理由は数多くあります。 テスト サイクルのさまざまなフェーズの実行にかかる時間を理解すると、自動化が有益な場所を特定するのに役立ちます。 自動化がテスト手順の最適化に役立つか、オペレーターの安全リスクを軽減するか、オペレーターを解放してより付加価値の高いタスクを実行できるようにするかにかかわらず、自動化デバイスは大幅な投資収益率 (ROI) を提供します。

通常、自動化の決定に最大の影響を与えるのは省力化と ROI ですが、自動化は他の方法でもコスト削減を実現します。 たとえば、非効率的なテストでは、試験片やテストの失敗により悪い結果が生じる可能性があります。 大量のスループットを必要とする業界では、試験片が失敗すると、企業は材料の無駄として数千ドルのコストがかかる可能性があります。 ただし、これらの試験の不合格の多くは、不適切な試験片と伸び計の位置合わせ、不十分なグリップ、試験装置の適切な制御の失敗など、オペレータの一貫性のない実践の結果である可能性があります。 テスト結果は多くの要因の影響を受け、一貫性のないデータやテストの失敗は、多くの増分エラーや不一致の結果であることがよくあります。

自動医療機器試験用の万能試験機と統合された協働ロボット。 | 出典: インストロン

自動伸び計を使用すると、伸び計を手動で取り付ける必要がなくなり、再現可能な配置が可能になります。 | 出典: インストロン

材料試験の自動化は多岐にわたり、研究室の特定のニーズに応じて部分的または完全に自動化できる万能試験機のさまざまな部分 (治具、ひずみ測定装置、試験片準備装置) が多数あります。 たとえば、手動静的張力装置に全自動伸び計を装備することができます。 オペレーターは引き続き測定を実行し、試験片を挿入する必要がありますが、この負荷装置は現在、半自動とみなされます。 ラボは、テスト サイクルのどこで時間遅延が発生したかに応じて、この半自動ソリューションをさまざまな方法で拡張できます。 自動化装置の他の例には、測定装置、試料挿入、空気圧または油圧作動のグリップなどがあります。 これらの例はいずれも、ラボでの事前テストの速度と効率を大幅に向上させることができます。 テスト時間がテスト スループットのボトルネックになっている場合は、複数のロード文字列を含むロード フレームを利用して、テスト サイクルのこの部分を半自動化できます。

テスト サイクルの一部に改善が必要だが、予算の制約により完全なロボット システムのオプションが制限されている場合は、半自動セットアップによってどのテスト ラボでも改善できます。 ただし、完全に自動化されたテスト システムは、最先端のソリューションを必要とするラボにとってさらに多くのメリットをもたらします。 手動および半自動のシステムやアクセサリとは異なり、完全に自動化されたテスト システムは、アプリケーションに実装されたテクノロジーによって推進される、より高度なコスト削減機能を備えています。

安全囲いを備えた自動試験システム。 | 出典: インストロン

自動アクセサリは試験データのばらつきを大幅に減らすことができますが、自動システムは試験プロセスのあらゆる部分が標準化されているため、より徹底した再現性を実現します。 極端な品質管理要件のため、生物医学、インフラ、航空宇宙産業は、研究室向けの自動化ソリューションを急速に追求しています。 さらに、自動化システムはプロセスを最適化し、手続き上のタスク中に極めて効率的に実行し、チョークポイントを減らします。 たとえば、ロボットは、システムのテスト中に試料の測定、ソフトウェアの入出力を実行し、試料を除去することができます。 ロボット システムは、人間のオペレータに適用されるのと同じ安全制限によって制約されず、機器の動作中にテスト スペースに入るロボットの能力によって、効率とスループットがさらに最適化されます。