DEMO: Konepajojen tulevaisuuden avaimet löytyvät valmistuksen digitalisoimisesta

Ulvilan Konepajan tavoitteena on huomioida erityisesti erilaiset digitaaliset ja tuottavuutta parantavat työkalut kaikissa tulevissa investoinneissa. Tässä Tehokas konepaja -hankkeen kokeilussa testattiinkin robotisoidun hitsauksen toimivuutta erään Ulvilan Konepajan tuotteen valmistuksessa. Kohde valittiin tämän kokeilun ja demonstraation kohteeksi, koska kokeilun hyvistä tuloksista voivat hyötyä monet muutkin maakunnan yritykset, joilla on samankaltaisia kohteita.

Ulvilan Konepajan tilauskirjat pullistelevat ja markkinatilanne näyttää hyvältä, mutta alihankintakonepaja ei voi jäädä makaamaan laakereilleen tässäkään tilanteessa. Tuotannon ja tuottavuuden kehittäminen on keskeisellä sijalla yrityksen toiminnassa, koska yleisesti konepaja-alaa vaivaavat haasteet näkyvät myös Ulvilan Sammontiellä. Haasteita ovat esimerkiksi kansainvälisen kilpailun jatkuva kiristyminen sekä osaavan työvoiman saatavuusongelmat.

Toimitusjohtaja Milla Rostedt nostaakin esiin erityisesti alalle hakeutuvien nuorten vähäisen määrän. ”Usein nuorilla on väärä käsitys konetekniikasta. Konepajat ovat kehittyneet hurjasti 80-luvulta ja muutos tulee jatkumaan. Suomessa koneenrakennus alana on yksi monipuolisimmista, joille nuori voi hakeutua. Konetekniikkaa opiskellut voi suuntautua Satakunnassa niin laivanrakennukseen, robottien kokokoonpanoon tai vaikka kaltaisillemme alihankintakonepajoille, muutaman esimerkin mainitakseni. ”

Osaavan työvoiman heikko saatavuus nostaa osaltaan myös tuotannon automatisointitarpeita. Automatisoinnin avulla pyritään tyypillisesti parantamaan työviihtyisyyttä, vähentämään työn tuomaa rasitusta, mutta myös parantamaan tuottavuutta. Ulvilan Konepajassa tuottavuutta parantavia investointeja on pyritty tekemään tasaisesti. ”Hitsaamon puolelle on hankittu muun muassa useampi uusi kolmiakselinen hitsauspyörittäjä”, toteaa tehdaspäällikkö Ismo Tervamäki.

Vasemmalla Ismo Tervamäki ja oikealla Milla Rostedt seisovat tehdashallissa hitsauspöydän vieressä.
Milla Rostedt ja Ismo Tervamäki hitsaamon tuottavuutta parantaneen hitsauspöydän vieressä.

Yhtenä tuotannon kehityskohteena on digitalisaation lisääminen. ”Tulevissa investoinneissa pyritään ottamaan erityisesti digitaaliset, tuottavuutta parantavat työkalut huomioon. Pohdittaessa robotisoitua hitsausta tämä tarkoittaisi esimerkiksi etäohjelmoinnin hyödyntämistä tai koneistuspuolella CADCAM-ohjelmistojen nykyistä laajempaa käyttöönottoa”, Ismo Tervamäki toteaa.

Demonstraatioista konkretiaa

Hitsauksen robotisoinnin selvittelyssä apuna oli Satakunnan ammattikorkeakoulun Tehokas konepaja -hanke. Hankkeen kokeiluilla on tarkoitus selvittää, miten erilaiset digitalisaatioratkaisut voisivat toimia erilaisissa kohteissa. Ulvilan Konepajassa tehdyssä kokeilussa tehtiin koehitsauksia tuotannossa olevalle kappaleelle. Hitsausrobottikokeiluun ja -demonstraatioon valittiin koetuotteeksi Ulvilan Konepajan valmistama hydraulisäiliön kansi. Tuote on tyypillinen ja toistuva UKP:n tuotannossa ja soveltuu mainiosti robotisoituun hitsaukseen. Vastaavia tuotteita ja hitsausprosesseja on monessa muussakin yrityksessä ja siitä syystä kohde sopi tosi hyvin TEKO-hankkeen kokeiluksi. Kohteen hitsaukset voidaan kaikki suorittaa jalkoasennossa (PA) ja tuote voidaan hitsata ilman hitsausjigiä. Kokeilun osat heftattiin valmiiksi robottihitsausta varten.

Hitsausdemonstraation tavoitteena oli selvittää tuotteiden soveltuvuus robottihitsaukseen ja samalla saada arvokasta tietoa robotisoituun hitsaukseen kuluvasta ajasta sekä verrata tietoja investointilaskelmissa käsin tehtävään tuotantoon.  Kokeiluilla oli merkittävä vaikutus, kun konkretisoitiin robottihitsauksesta tulevia hyötyjä. ”Porukalla katsoimme koehitsausvideoita ja oli hieno nähdä oman pajan tuote robottihitsauksessa ja kuinka nopeasti laadukasta jälkeä syntyi”, toteaa Milla Rostedt.

Koehitsaukset suoritettiin robottikäyttöön kehitetyllä Kempin A7-virtalähteellä, Abicor Binzel -poltinvarustuksella (vakio 22 asteen polttimella) ja Motoman UP6 -hitsausrobotilla. Robottihitsauksessa pyrittiin pääsemään kuumakaarialueelle roiskeiden vähentämiseksi. Pienasauman a-mitaksi tavoiteltiin 4 mm tai hivenen alle. Syy piirustusta suuremman a-mitan valinnalle on kappaleiden paikoitus niin silloitusvaiheessa kuin itse koehitsauksessa. Hitsausnopeutena käytettiin isommille kauluksille 9 mm/s ja pienemmille 11 mm/s. Hitsaus suoritettiin pulssihitsauksena. Demonstraation aikana ei haettu niinkään optimaalista hitsaukseen kuluvaa aikaa vaan pyrittiin saavuttamaan luotettava hitsit. Hitsauksessa hyödynnettiin Kempin WiseFusion-kaarenvakautusohjelmistoa.

Yleisesti kokeilu osoitti, että tällainen kappale soveltuu hyvin robottihitsaukseen ja lopputulos oli laadukas. Kuvassa kaksi on esitetty eräs syntynyt hitsi. Hitsauksen lopetuksessa käytettiin kraaterin täyttöä. Tästä seurasi hivenen roiskeita sekakaarialueella hitsattaessa. Koehitsauksissa päädyttiin siirtymään nopeasti kuumakaarelta kylmäkaarelle roiskeiden vähentämiseksi.

Tuotannon kehittämisessä kokeilukulttuuri ei ole vielä ottanut yritysmaailmassa riittävän isoja askelia, mutta merkkejä tästä on ilmassa. Satakunnan ammattikorkeakoulun RoboAI tutkimus- ja tuotekehityskeskuksessa Porissa tarjotaan yrityksille mahdollisuuksia erilaisten robotiikka- ja automaatiokokeilujen tekemiseen, ja sitä kautta SAMK vauhdittaa tuotannon innovaatioiden läpimenoa teollisuudessa. Ulvilan Konepajalle toteutettu robottihitsauskokeilu- ja demonstraatio on hyvä esimerkki kokeilukulttuurin tärkeydestä ja konkretian voimasta.

Tehokas konepaja -hankkeessa on tehty useita erilaisia kokeiluja, joihin voi tutustua esimerkiksi hankkeen verkkosivustolla https://tehokaskonepaja.samk.fi/. Satakuntaliitto on myöntänyt hankkeelle EAKR-rahoitusta.

Ympyrän muotoon tehty hitsaussauma.
Esimerkki kokeilun hitsin laadusta.
Vieritä ylös