×
Η μετάβαση από μεθόδους χειροκίνητης συγκόλλησης σε συστήματα Ηλεκτρονικού Ελέγχου Αριθμητικής (CNC) αποτελεί σημαντική πρόοδο στην ακριβή εργασία συγκόλλησης. Όταν εργαστήρια εφαρμόζουν αυτά τα αυτοματοποιημένα συστήματα, καταγράφουν συνήθως βελτιωμένη ακρίβεια στα σημεία συγκόλλησης, ενώ μειώνονται τα μικρά λάθη που τείνουν να γίνονται κατά τη διάρκεια των χειροκίνητων εργασιών συγκόλλησης. Η πτυχή της αυτοματοποίησης σημαίνει ότι οι συγκολλήσεις είναι διαρκώς ακριβείς κάθε φορά, κάτι που είναι απαραίτητο για τους κατασκευαστές προκειμένου να επιτυγχάνουν τους στόχους ποιότητας στη σημερινή εποχή. Η συγκόλληση CNC επιταχύνει επίσης σημαντικά τη διαδικασία σε σχέση με τις παραδοσιακές μεθόδους. Βιομηχανικές αναφορές το επιβεβαιώνουν, καθώς τα εργαστήρια που μεταπηδούν στην τεχνολογία CNC καταγράφουν ταχύτερους χρόνους παραγωγής και βελτιωμένη συνολική ποιότητα, αφού κάθε συγκόλληση είναι σχεδόν ίδια σε μεγάλες παρτίδες. Για τομείς όπως ο αεροναυπηγικός ή ο αυτοκινητοβιομηχανικός, όπου ακόμη και οι μικρές ανωμαλίες έχουν μεγάλη σημασία, η δυνατότητα επίτευξης αυτού του επιπέδου ελέγχου κάνει τη διαφορά στη διεξαγωγή επιτυχημένων γραμμών μαζικής παραγωγής.
Η ελεγχόμενη από υπολογιστή (CNC) συγκόλληση προσφέρει πραγματικά οφέλη όσον αφορά τη διατήρηση της συνέπειας κατά τη διάρκεια της παραγωγής. Όταν οι εταιρείες χρειάζεται να παράγουν χιλιάδες πανομοιότυπα εξαρτήματα, τα συστήματα CNC μειώνουν εκείνες τις εκνευριστικές διακυμάνσεις μεταξύ των συγκολλήσεων που μπορούν να προκύψουν με τις χειροκίνητες μεθόδους. Αναλογιστείτε για παράδειγμα τους τομείς αυτοκινήτου και αεροναυπηγικής· αυτές οι βιομηχανίες απλούστατα δεν μπορούν να ανεχτούν τις ασυνέπειες, καθώς η ασφάλεια έχει μεγάλη σημασία. Τα εξαρτήματα πρέπει να λειτουργούν ακριβώς όπως έχουν σχεδιαστεί, χωρίς αποτυχίες. Η ενσωμάτωση της τεχνολογίας CNC στις διαδικασίες συγκόλλησης κάνει την παραγωγή πιο ομαλή συνολικά, ενώ εξασφαλίζει ότι τα τελικά προϊόντα πράγματι πληρούν αυτά τα υψηλά πρότυπα που απαιτούνται από τους σύγχρονους κατασκευαστές, οι οποίοι δίνουν μεγάλη αξία στον έλεγχο ποιότητας, την επιχειρησιακή αποτελεσματικότητα και την ακρίβεια σε κάθε παρτίδα που παράγουν.
Η έρευνα στο Ινστιτούτο Fraunhofer της Γερμανίας σχετικά με τον συνδυασμό των τεχνικών συγκόλλησης με λέιζερ και τόξο οδήγησε σε κάτι αρκετά επαναστατικό που ονομάστηκε η διαδικασία Collar. Αυτό που κάνει αυτήν τη μέθοδο ιδιαίτερη είναι ο τρόπος με τον οποίο ενώνει δύο διαφορετικές προσεγγίσεις - τα λέιζερ που μπορούν να κόβουν βαθιά μέσα από το μέταλλο και τα τόξα που γεμίζουν τα κενά μεταξύ των κομματιών. Το αποτέλεσμα; Πιο γρήγορους χρόνους συγκόλλησης χωρίς θυσία της ποιότητας. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της διαδικασίας Collar είναι ότι μειώνει την παραμόρφωση, κάτι που συμβαίνει συχνά κατά τη χρήση συμβατικών μηχανημάτων συγκόλλησης. Οι παραδοσιακές μέθοδοι τείνουν να υπερθερμαίνουν τμήματα του υλικού, προκαλώντας τους να λυγίζουν ή να στρέβλωνονται με απρόβλεπτους τρόπους. Με καλύτερο έλεγχο της κατανομής της θερμοκρασίας, οι κατασκευαστές παίρνουν πιο δυνατές συγκολλήσεις που διαρκούν περισσότερο. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για εταιρείες που εργάζονται με εύθραστα εξαρτήματα ή βαριά βιομηχανικά υλικά όπου η ακρίβεια είναι καθοριστική.
Πραγματικές δοκιμές δείχνουν ότι τα υβριδικά συστήματα παρέχουν πραγματικά οφέλη σε διάφορους τομείς. Για παράδειγμα, στην αυτοκινητοβιομηχανία και στη ναυπηγική, εταιρείες αναφέρουν καλύτερες ταχύτητες παραγωγής και σημαντικά βελτιωμένη ποιότητα συγκόλλησης μετά την εφαρμογή τους. Επίσης, οι αριθμοί μιλούν από μόνοι τους, καθώς οι μειώσεις κόστους κυμαίνονται από 15% έως 30%, ανάλογα με την εφαρμογή, ενώ οι χρονοδιαγράμματα παραγωγής μειώνονται σημαντικά. Αυτό ταιριάζει απόλυτα σε όσα συμβαίνουν παγκόσμια, καθώς οι βιομηχανίες μετακινούνται προς την αυτοματοποίηση στο πλαίσιο της Βιομηχανίας 4.0. Τι κάνει την υβριδική τεχνολογία τόσο ελκυστική για τη νοήμονα παραγωγή; Συνδυάζει την ταχύτητα και την ακρίβεια των λέιζερ με τις προσαρμοστικές δυνατότητες των παραδοσιακών μεθόδων τόξου συγκόλλησης. Παρότι υπάρχουν ακόμη προκλήσεις όσον αφορά το κόστος ενσωμάτωσης, πολλοί κατασκευαστές θεωρούν αυτά τα συνδυασμένα συστήματα ως απαραίτητα θεμέλια για εγκαταστάσεις παραγωγής νέας γενιάς, οι οποίες χρειάζονται τόσο ακρίβεια όσο και ευελιξία στις επιχειρήσεις τους.
Τι κάνει τη μηχανή λέιζερ συγκόλλησης Magic Cube τόσο ιδιαίτερη; Τρία βασικά πράγματα ξεχωρίζουν: η ταχύτητα, η ακρίβεια και εκείνα τα εκπληκτικά χαρακτηριστικά συγκόλλησης δεξαμενών που την έχουν καταστήσει απαραίτητη για εταιρείες που δραστηριοποιούνται στους τομείς πετρελαίου και φυσικού αερίου. Ας ξεκινήσουμε από την ταχύτητα. Οι γρηγορότερες επεξεργασίες σημαίνουν ότι οι εγκαταστάσεις μπορούν να παράγουν προϊόντα πιο γρήγορα, χωρίς να χρειάζεται πρόσθετο προσωπικό ή εξοπλισμός. Έχουμε δει εγκαταστάσεις να μειώνουν τους κύκλους παραγωγής τους κατά σχεδόν το ήμισυ μετά την εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας. Όσον αφορά την ακρίβεια, η Magic Cube ξεπερνά κατά πολύ τις παλιές τεχνικές συγκόλλησης. Καλύτερες συγκολλήσεις σημαίνουν λιγότερα λάθη στη συνέχεια, κερδίζοντας χρήματα και χρόνο που θα χρειαζόταν να ξοδέψουν για να διορθώσουν προβλήματα αργότερα. Και μετά υπάρχει και το θέμα της συγκόλλησης δεξαμενών. Η μηχανή χειρίζεται εκείνα τα παχιά μεταλλικά φύλλα που χρησιμοποιούνται στις δεξαμενές αποθήκευσης πετρελαίου και στα εμπορευματοκιβώτια σαν να μην υπήρχε κανείς άλλος. Πολλοί κατασκευαστές την εμπιστεύονται για εργασίες όπου η δομική ακεραιότητα είναι πιο σημαντική. Σχόλια από πραγματικούς χειριστές εργοστασίων δείχνουν ότι αυτές οι μηχανές δεν είναι απλώς θεωρητικές βελτιώσεις· αλλάζουν πραγματικά τον τρόπο με τον οποίο τα εργοστάσια λειτουργούν καθημερινά, φέρνοντας καλύτερα αποτελέσματα σε όλους τους τομείς.
Η προσθήκη δυνατοτήτων IoT στη μηχανή λέιζερ συγκόλλησης Magic Cube αποτελεί σημαντικό βήμα προς την εφαρμογή πιο έξυπνων λειτουργιών εργοστασίου, ιδιαίτερα όσον αφορά τη διατήρηση της ομαλής λειτουργίας των μηχανημάτων. Με τη ροή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο που προέρχεται από τους αισθητήρες που είναι ενσωματωμένοι στο σύστημα, οι τεχνικοί μπορούν να εντοπίζουν σημάδια φθοράς ή πιθανές βλάβες πολύ πριν συμβεί οποιοδήποτε πρόβλημα, μειώνοντας έτσι τις εκπληκτικές και απρόβλεπτες διακοπές. Σε σχέση με τις παλιές μεθόδους συντήρησης, όπου τα μηχανήματα ελέγχονταν σε σταθερά χρονικά διαστήματα ανεξάρτητα από την πραγματική τους κατάσταση, αυτή η νέα προσέγγιση εξοικονομεί κόστος και μειώνει τις επιπλοκές. Εργοστάσια που έχουν προχωρήσει στην αλλαγή αυτή αναφέρουν πραγματικές βελτιώσεις στην απόδοση των γραμμών παραγωγής τους καθημερινά. Τα προϋπολογιστικά για συντήρηση μειώνονται, ενώ τα μηχανήματα παραμένουν σε λειτουργία για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα μεταξύ των επισκευών. Καθώς οι κατασκευαστές συνεχίζουν να υιοθετούν αυτές τις συνδεδεμένες λύσεις, είναι πιθανό να δούμε ακόμη μεγαλύτερα επίπεδα αυτοματισμού σε ολόκληρες εγκαταστάσεις, κάτι που ταιριάζει απόλυτα στη φιλοσοφία της Βιομηχανίας 4.0: τη μεταμόρφωση της παραδοσιακής παραγωγής μέσω της ψηφιακής καινοτομίας.
Η σωστή εκτέλεση των πραγμάτων έχει μεγάλη σημασία τόσο στον αυτοκινητοβιομηχανικό όσο και στον αεροναυπηγικό τομέα, γι' αυτό το λόγο το συγκολλητικό laser έχει γίνει τόσο σημαντικό για την κάλυψη των αυστηρών απαιτήσεων απόδοσης. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων αντιλαμβάνονται πραγματικά τα πλεονεκτήματα όταν μεταβαίνουν στη συγκόλληση με laser, διότι αυτή η μέθοδος καθιστά τις εργασίες συγκόλλησης γενικά πιο γρήγορες και ανθεκτικές. Για παράδειγμα, στις σύγχρονες γραμμές παραγωγής αυτοκινήτων, τα laser βοηθούν στην ένωση ελαφρών υλικών χωρίς να θυσιάζεται η ποιότητα, κάτι που επηρεάζει άμεσα την κατανάλωση καυσίμου κατά τη λειτουργία του οχήματος. Σύμφωνα με ενδεικτικές εκθέσεις της βιομηχανίας, η μετάβαση στην τεχνολογία laser μπορεί να μειώσει τον χρόνο παραγωγής κατά περίπου 30% σε πολλές περιπτώσεις, δείχνοντας πόσο αποτελεσματική είναι πραγματικά αυτή η μέθοδος. Επίσης, αξίζει να σημειωθεί ότι τον τελευταίο καιρό υπάρχει αρκετή συνεργασία μεταξύ αυτοκινητοβιομηχανιών και διαφόρων ερευνητικών εργαστηρίων. Αυτές οι συνεργασίες έχουν δώσει τη δυνατότητα ανάπτυξης αρκετών εντυπωσιακών καινοτομιών που έχουν προσαρμοστεί ειδικά για τις ανάγκες της κατασκευής αεροσκαφών, διασφαλίζοντας ότι τα αεροπλάνα πληρούν όλα τα αυστηρά πρότυπα ασφαλείας όσον αφορά τη δομική αντοχή και τη διάρκεια ζωής τους χρόνο μετά χρόνου.
Τα τελευταία επιτεύγματα στη λέιζερ συγκόλληση μεταμορφώνουν τον τρόπο κατασκευής αγωγών, καθιστώντας τους ασφαλέστερους και πιο ανθεκτικούς για τη μεταφορά ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Οι εταιρείες ενέργειας σήμερα βασίζονται σε αυτές τις νέες μεθόδους συγκόλλησης για να δημιουργούν αρθρώσεις που δεν διαρρέουν, κάτι απολύτως απαραίτητο όταν πρόκειται για συστήματα υψηλής πίεσης που μεταφέρουν καύσιμα ή ηλεκτρισμό σε όλο το δίκτυο διανομής. Πάρτε ως ακόμη ένα παράδειγμα τα εξωτερικά πετρελαιοπηγάδια, όπου η λέιζερ συγκόλληση έχει γίνει καθοριστικής σημασίας. Αυτές οι κατασκευές αντιμετωπίζουν σκληρές συνθήκες στη θάλασσα, ωστόσο οι συγκολλήσεις αντέχουν εξαιρετικά καλά στη διάβρωση από το θαλασσινό νερό και στη διαρκή κίνηση που προκαλείται από τα κύματα. Τα νούμερα επίσης μιλούν από μόνα τους – οι συγκολλητές ξοδεύουν λιγότερο χρόνο σε κάθε άρθρωση και οι εταιρείες εξοικονομούν χρήματα στα εργατικά έξοδα ενώ παράγουν καλύτερα αποτελέσματα. Πιο δυνατές συνδέσεις σημαίνουν λιγότερα προβλήματα συντήρησης στο μέλλον. Καθώς οι εργολάβοι συνεχίζουν να δοκιμάζουν τα όρια στην εξόρυξη σε μεγάλο βάθος και σε άλλα εξαιρετικά περιβάλλοντα, η λέιζερ συγκόλληση συνεχίζει να ανοίγει την πόρτα σε μηχανικές προκλήσεις που προηγουμένως ήταν αδύνατες στη βιομηχανία ενέργειας.
Η εξέταση της πιθανότητας εγκατάστασης αυτοματοποιημένων συστημάτων λέιζερ κολλήσεων σημαίνει να σκεφτούμε πόσα χρήματα ξοδεύονται αρχικά σε σχέση με αυτά που θα επιστρέψουν με την πάροδο του χρόνου. Βέβαια, η έναρξη χρήσης αυτών των τεχνολογικά προηγμένων διατάξεων απαιτεί αρκετά μεγάλη αρχική δαπάνη, ωστόσο η πλειοψηφία των επιχειρήσεων διαπιστώνει ότι τα χρήματα τους επιστρέφονται με την πάροδο του χρόνου. Μερικές έρευνες έδειξαν ότι οι εταιρείες που προχώρησαν στην αλλαγή μείωσαν τα απόβλητα και κατέβασαν τα έξοδα μισθοδοσίας, καθώς έγιναν λιγότερα λάθη. Οι κολλήσεις με λέιζερ είναι τόσο ακριβείς, που δεν χρειάζεται να παρέμβει διαρκώς ο άνθρωπος για να διορθώνει συνεχώς τα πράγματα. Επιπλέον, αυτές οι μηχανές μπορούν να λειτουργούν αδιάκοπα για μέρες χωρίς να χαλάνε, σε αντίθεση με τον παλιότερο εξοπλισμό. Αυτού του είδους η αξιοπιστία προστίθεται σημαντικά στους μηνιαίους αριθμούς παραγωγής και στην οικονομία του τελικού αποτελέσματος.
Η αυτοματοποίηση της συγκόλλησης με λέιζερ ελαχιστοποιεί τα επιπλέον βήματα που οι κατασκευαστές κανονικά χρειάζεται να ακολουθήσουν μετά τη συγκόλληση, βήματα που κοστίζουν επιπλέον χρόνο και χρήματα από τον προϋπολογισμό παραγωγής. Οι εργοστασιακές μονάδες παρατηρούν πως οι γραμμές παραγωγής τους κινούνται πολύ πιο γρήγορα όταν εξαλείφουν αυτές τις απαιτήσεις μετεπεξεργασίας, ενώ επίσης εξοικονομούν έξοδα εργασίας. Ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας είναι η ακρίβεια, η οποία σημαίνει μικρότερη σπατάλη υλικού συνολικά. Όταν οι συγκολλήσεις πληρούν αυστηρά πρότυπα ποιότητας από την πρώτη στιγμή, δεν υπάρχει ανάγκη για επανεργασία ή διορθώσεις αργότερα. Πολλές επιχειρήσεις έχουν δει την απόδοση της παραγωγής τους να αυξάνεται μετά τη μετάβαση σε τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ. Για παράδειγμα, ορισμένα αυτοκινητοβιομηχανικά εργοστάσια περνούν από την παραλαβή μεταλλικών ελασμάτων στην αποστολή ολοκληρωμένων εξαρτημάτων μέσα σε ώρες αντί για ημέρες, διατηρώντας παράλληλα τους λειτουργικούς κόστους υπό έλεγχο. Μελετώντας τα στατιστικά στον ευρύτερο τομέα, γίνεται σαφές γιατί τόσες εταιρείες επενδύουν σήμερα σε αυτά τα αυτοματοποιημένα συστήματα λέιζερ για τις γραμμές παραγωγής τους.
Τα συγκολλητικά εργαστήρια αρχίζουν να βλέπουν σημαντικές αλλαγές χάρη στην τεχνητή νοημοσύνη. Τα έξυπνα συστήματα μαθαίνουν πλέον από διάφορα δεδομένα που συλλέγονται κατά τη διάρκεια πραγματικών συγκολλήσεων, και στη συνέχεια ρυθμίζουν τις παραμέτρους βάσει του τύπου του μετάλλου με το οποίο εργάζονται, ακόμη και της θερμοκρασίας που επικρατεί στο εργαστήριο. Τι σημαίνει αυτό; Καλύτερη ποιότητα συγκολλήσεων καθώς και μείωση των εξόδων που σχετίζονται με επανεργασία ή λάθη. Έχουν ήδη αναπτυχθεί και αρκετά εντυπωσιακά εργαλεία μηχανικής μάθησης, όπως προγράμματα που επιτρέπουν στους ρομπότ να καθορίζουν ποια μέθοδος συγκόλλησης είναι η καλύτερη για κάθε εργασία. Οι ειδικοί της βιομηχανίας πιστεύουν πως βρισκόμαστε αντιμέτωποι με ένα σημαντικό βήμα προόδου όσον αφορά την αυτοματοποίηση στις συγκολλήσεις για τα επόμενα χρόνια. Παρότι υπάρχουν ακόμη πολλά θέματα που πρέπει να διευθετηθούν πριν αυτές οι τεχνολογίες γίνουν πρότυπο σε εργοστάσια παγκόσμια, οι πρώτοι χρήστες έχουν ήδη δει σημαντικές βελτιώσεις στις διαδικασίες τους.
Η NASA έχει συνεργαστεί με ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Ορέγκον για να διερευνηθούν τρόποι για την εκτέλεση συγκόλλησης σε περιβάλλοντα μικροβαρύτητας, κάτι που θα είναι απαραίτητο για την κατασκευή κατασκευών κατά τη διάρκεια μακρόχρονων διαστημικών αποστολών. Όταν οι συγκολλητές προσπαθούν να εργαστούν χωρίς τη βαρύτητα να τραβάει τα πάντα προς τα κάτω, αντιμετωπίζουν πολλά προβλήματα, γιατί το λιωμένο μέταλλο απλά επιπλέει αντί να ρέει σωστά. Η ομάδα δοκιμάζει διαφορετικές προσεγγίσεις για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, ώστε οι αστροναύτες να μπορούν πραγματικά να κατασκευάζουν καταυλισμούς ή να επισκευάζουν εξοπλισμό ενώ βρίσκονται σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας. Αυτή την έρευνα την κάνει ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα το γεγονός ότι πολλές από τις τεχνικές που αναπτύσσονται ίσως μπορούν να εφαρμοστούν και στη Γη. Σκεφτείτε εργοστάσια που λειτουργούν σε δύσκολα περιβάλλοντα, όπου οι παραδοσιακές μέθοδοι δεν λειτουργούν καλά. Αυτές οι καινοτομίες που σχετίζονται με το διάστημα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη βελτίωση των βιομηχανικών διαδικασιών σε τοποθεσίες όπως είναι οι πλατφόρμες πετρελαίου στα βαθιά ύδατα ή τα έργα κατασκευής στην Αρκτική. Καθώς η NASA συνεχίζει να διευρύνει τα όρια της διαστημικής εξερεύνησης, ίσως δούμε αρκετές εντυπωσιακές παραπροϊόντα να ωφελούν βιομηχανίες εδώ στον πλανήτη μας.
