×
Käsivarauksen menetelmistä tietokoneohjattuihin (CNC) järjestelmiin siirtyminen on merkittävä edistysaskel tarkkuushitsauksessa. Kun työpajat ottavat käyttöön näitä automaattisia järjestelmiä, ne huomaavat yleensä tarkemmat hitsauskohdat ja vähemmän virheitä, joita ihmiset tekevät manuaalisen hitsauksen yhteydessä. Automaatio takaa johdonmukaisesti tarkan tuloksen joka kerralla, mikä on erityisen tärkeää valmistajille, jotka pyrkivät täyttämään nykyiset laatutavoitteet. CNC-hitsaus nopeuttaa myös prosessia huomattavasti perinteisiin menetelmiin verrattuna. Alkuperäiset teollisuusraportit tuevat tätä, sillä raportit osoittavat, että tuotantokoneistojen siirtyessä CNC-teknologiaan tuotantoaika lyhenee ja kokonaislaatu paranee, koska jokainen hitsi on lähes identtinen suurissa erissä. Ilmailu- ja autoteollisuudessa, joissa jopa pientenkin epäjohdonmukaisuuksien merkitys on suuri, tällä tasolla oleva hallinta on ratkaisevan tärkeää onnistuneiden massatuotantolinjojen ajaminen.
CNC-hitsaus tuo todellisia etuja, kun halutaan pitää valmistuserät yhtenäisinä. Kun yritysten on tuotettava tuhansia identtisiä osia, CNC-järjestelmät vähentävät manuaalisia menetelmiä käytettäessä syntyviä ärsyttäviä eroja hitsausten välillä. Otetaan esimerkiksi autoteollisuus ja ilmailuala – nämä alat eivät voi sallia epäjohdonmukaisuuksia, koska turvallisuudella on niin suuri merkitys. Osien on toimittava täsmälleen suunnitellun mukaisesti ilman virheitä. CNC-tekniikan integrointi hitsausprosesseihin tekee valmistuksesta yleisesti tehokkaampaa ja varmistaa, että valmiit tuotteet vastaavat nykyaikaisten valmistajien laatukriteereitä, jotka liittyvät tiukasti laadunvalvontaan, toiminnalliseen tehokkuuteen ja tarkkoihin tuloksiin jokaisella erällä.
Saksan Fraunhofer-instituutin tutkimus laser- ja kaarhitsausmenetelmien yhdistämisestä johti johonkin varsin merkittävään, nimittäin Collar Process -menetelmään. Tämän menetelmän erityislaatuisuuden taustalla on kahden eri lähestymistavan yhdistäminen – laser, joka leikkaa syvälle metallin läpi, ja kaari, joka täyttää kappaleiden väliset raot. Tuloksena on nopeampi hitsausilman laatutappioita. Eräs suuri etu Collar Process -menetelmässä on se, että siinä vähenee lämpöjännityksestä johtuva vääntyminen, joka on yleistä perinteistä hitsauskalustoa käytettäessä. Perinteiset menetelmät saattavat liiallisen lämmön vuoksi aiheuttaa materiaalin osien taipumista tai vääntymistä ennustamattomasti. Paremmalla lämmönhallinnalla valmistajat saavuttavat kestävämmät ja pitkäikäisemmät hitsaukset. Tämä on erityisen tärkeää yrityksille, jotka käsittelevät herkkiä komponentteja tai raskaita teollisuusmateriaaleja, joissa tarkkuudella on ratkaiseva merkitys.
Käytännön testit osoittavat, että hybridijärjestelmät tuovat todellisia etuja eri sektoreilla. Otetaan esimerkiksi autoteollisuuden ja alustenrakennuksen, jossa yritykset raportoivat paremmasta tuotantonopeudesta ja huomattavasti parantuneesta hitsauslaadusta toteutuksen jälkeen. Numerot puhuvat myös kustannusten alenemisesta 15–30 % sovelluksesta riippuen, kun taas tuotantoaikataulut lyhenevät merkittävästi. Tämä sopii hyvin siihen, mitä maailmanlaajuisesti tapahtuu tehtaissa siirryttäessä automaatioon Industry 4.0 -konseptin alla. Mikä tekee hybriditekniikasta niin houkuttelevan älykkäässä valmistuksessa? Se yhdistää laserin nopean ja tarkan luonteen perinteisten kaarihitsausmenetelmien sopeutuvuuteen. Vaikka integrointikustannuksissa on edelleen haasteita, monet valmistajat pitävät näitä yhdistettyjä järjestelmiä välttämättöminä rakennuspalikoina seuraavan sukupolven tuotantolaitoksille, joissa tarvitaan sekä tarkkuutta että joustavuutta toiminnoissa.
Mikä tekee Magic Cube -hitsauskoneesta niin erityisen? Kolme pääasiallista asiaa erottuvat: nopeus, tarkkuus ja ne upeat säiliöhitsausominaisuudet, jotka ovat tehneet siitä välttämättömän yrityksille, jotka toimivat öljy- ja kaasualalla. Keskustellaan ensin nopeudesta. Nopeampi käsittelyaika tarkoittaa, että tehtaat voivat tuottaa tuotteita nopeammin ilman lisähenkilöstön tai laitteiston tarvetta. Olemme nähneet, että tuotantokoneistot voivat vähentää tuotantosyklien kestoa lähes puoleen tämän teknologian käyttöönoton jälkeen. Tarkkuuden osalta Magic Cube ylittää vanhat hitsausmenetelmät. Paremmat hitsit tarkoittavat vähemmän virheitä myöhemmällä vaiheella, mikä säästää sekä rahaa että aikaa ongelmien korjaamisessa myöhemmin. Ja sitten on tuo säiliöhitsausasia. Kone käsittelee öljysäiliöiden ja kuljetuskonttien paksuja metallilevyjä kuin kukaan muu. Monet rakennuttajat vannovat sen puolesta työtehtävissä, joissa rakenteellinen eheys on tärkeintä. Tehtaiden päälliköiltä saatu käytännön palautetieto osoittaa, että nämä koneet eivät ole vain teoreettisia parannuksia, vaan ne muuttavat todella tehtaiden päivittäistä toimintaa paremmalla tuloksella yli laudan.
IoT-ominaisuuksien lisääminen Magic Cube -hitsauskoneeseen on merkittävä askel kohti älykkäämpää tehdastoimintaa, erityisesti laitteiston saumattoman toiminnan ylläpitämisessä. Reaaliaikaisen sensordatan avulla teknikot voivat havaita kulumisen tai mahdollisten vikojen merkkejä paljon ennen kuin mitään todella tapahtuu, mikä vähentää ärsyttäviä ja odottamattomia pysäyksiä. Vanhoihin huoltotapoihin verrattuna, jolloin laitteita tarkastettiin kiintein väliajoin riippumatta todellisesta kuntoon, tämä uusi menetelmä säästää sekä kustannuksia että päänsärkyjä. Uudistaneet tehtaat ovat raportoineet todellisia parannuksia tuotantolinjojen päivittäiseen suorituskykyyn. Huoltobudjetit pienenevät ja laitteet pysyvät toiminnassa pidempään korjausten välillä. Kun valmistajat jatkavat yhteydessä olevien ratkaisujen käytön laajentamista, koko tilojen automaation taso nousee, mikä sopii täydellisesti osaksi teollisuuden 4.0 -aikakautta, jossa perinteistä valmistusta muutetaan digitaalisella innovaatiolla.
Automa- ja ilmailualalla on erityisen tärkeää tehdä asioita oikein, mikä selittää miksi laserhitsausta on alettu käyttää yleisesti tiukkojen suoritusvaatimusten täyttämiseksi. Autojen valmistajat huomaavat todellisia etuja kun siirtyvät käyttämään laserhitsausta, sillä se nopeuttaa ja tehostaa hitsaustyötä. Otetaan esimerkiksi nykyaikaiset autotehtaat, joissa laserilla voidaan liittää kevyempiä materiaaleja kompromettoimatta laatua, mikä vaikuttaa suoraan auton käyttöönotossa kulutettavaan polttoaineen määrään. Teollisuusraporttien mukaan laserhitsaukseen siirtymällä voidaan vähentää tuotantoaikaa jopa 30 %, mikä osoittaa menetelmän tehokkuuden. Mielenkiintoisesti riittää myös yhteistyötä autoalan yritysten ja tutkimuslaboratorioiden välillä. Tällaiset kumppanuudet ovat johtaneet useisiin innovaatioihin, jotka on suunniteltu erityisesti lentokoneiden valmistustarpeisiin, jotta varmistetaan lentokoneiden rakenteellinen lujuus ja kestävyys vuosien mittaan.
Laserhitsaustekniikan uusimmat edistysaskelet muuttavat putkistojen valmistusta, mikä tekee niistä turvallisempia ja vahvempia energian siirtoon pitkien matkojen päähän. Energia-alan yritykset tukeutuvat nyt uusiin hitsausmenetelmiin tiiviiden liitosten luomiseen, mikä on äärimmäisen tärkeää korkeapainekäyttöisten järjestelmien yhteydessä, jotka kuljettavat polttoainetta tai sähköä jakeluverkoissa. Esimerkkinä voidaan mainita myös merellä sijaitsevat öljynporauslautat, joiden yhteydessä laserhitsaus on osoittautunut ratkaisevaksi tekijäksi. Näille rakenteille koituvat olosuhteet ovat ankaria, mutta hitsaukset kestävät erinomaisesti suolaisen meriveden aiheuttamaa korroosiota ja aaltojen jatkuvaa liikettä. Tilastot puhuvat myös puolestaan – hitsaajat käyttävät vähemmän aikaa kuhunkin liitokseen ja yritykset säästävät työkustannuksissa saaden samalla parempia tuloksia. Vahvemmat liitokset tarkoittavat myöhemmin vähemmän huoltotyötä. Kun toimijat jatkavat rajoja syvän meren porauksessa ja muissa äärimmäisissä olosuhteissa, laserhitsaus avaa edelleen ovia aiemmin mahdottomiksi katsottuihin insinöörityöhön energiasektorilla.
Automaattisten laserhitsausjärjestelmien hankinta tarkoittaa ensisijaisesti pääoman ulospäin virtausta ja sitä, paljonko rahaa palautuu myöhemmin. Vaikka näiden huipputeknisten järjestelmien käyttöönotto maksaa alussa paljon, useimmat yritykset saavat sijoituksensa takaisin ajan mittaan. Tutkimukset osoittavat, että yritykset, jotka ovat siirtyneet laserhitsaukseen, ovat saaneet romukasat pienemmiksi ja työvoimakustannukset ovat laskeneet, sillä virheiden määrä on vähentynyt. Laserin tekemä työ on niin tarkkaa, että ihmisten ei tarvitse jatkuvasti puuttua korjauksiin. Lisäksi nämä koneet pystyvät toimia ympäjärjestä päivittäin ilman keskeytyksiä, toisin kuin vanhat laitteet, jotka saattoivat rikkoutua helposti. Tällainen luotettavuus näkyy selkeästi kuukausittaisissa tuotantoluvuissa ja lopulta säästöissä.
Laserhitsausta automatisoimalla voidaan vähentää hitsauksen jälkeisiä vaiheita, joita valmistajat yleensä tarvitsevat, ja jotka vievät ylimääräistä aikaa ja rahaa tuotantobudjetista. Tehtaat huomaavat tuotantolinjansa liikkuvan huomattavasti nopeammin, kun nämä jälkikäsittelyvaatimukset poistuvat, ja lisäksi säästetään työvoimakuluissa. Tarkkuus on toinen tärkeä etu, sillä se tarkoittaa yhteensä vähemmän hylättyä materiaalia. Kun hitsaukset täyttävät tiukat laadunormit alusta lähtien, ei ole tarvetta uudelleenkorjauksille tai säädöille myöhemmin. Monet liikkeet ovat huomanneet tuotantotehokkuutensa paraneen siirryttyään laserhitsaus tekniikkaan. Esimerkiksi autojen valmistamossa on siirrytty metallilevyjen vastaanottamisesta valmiiden osien lähettämiseen tunteina eikä päivinä, samalla kun toimintakustannuksia hallitaan. Lukujen tarkastelu eri teollisuuden aloilla tekee selväksi, miksi niin monet yritykset sijoittavat nykyisin automatisointijärjestelmiin valmistamotilojensa tarpeisiin.
Hitsausliikkeet alkavat nyt kohdata suuria muutoksia tekoälyn ansiosta. Älykkäät järjestelmät oppivat tietoja, joita kerätään varsinaisissa hitsauksissa, ja sitten ne mukauttavat asetuksia sen mukaan, millaista metallia ne käsittelevät ja kuinka kuumaa liikkeessä on. Mitä tämä tarkoittaa? Parempaa hitsausten laatua kokonaisuudessaan ja vähemmän rahaa tuhlaantuu uudelleen tekemiseen tai virheisiin. Joitain todella kivuliaita koneoppimisratkaisuja on myös jo julkaistu, kuten ohjelmat, jotka antavat roboteille mahdollisuuden selvittää, mikä hitsausmenetelmä toimii parhaiten jokaisessa työssä. Toimialan sisällä uskotaan, että olemme tarkastelemassa suurta harppausta hitsauksen automaation kehityksessä seuraavien vuosien aikana. Vaikka teknologioissa on vielä paljon kehitettävää ennen kuin ne tulisivat yleisesti käytöön tehtaissa ympäri maailman, varhaiset hyväksyjät näkevät jo nyt merkittäviä parannuksia toimintaansa.
NASA on yhteistyössä Oregon State Universityn tutkijoiden kanssa tutkien uusia tapoja hitsata mikropainovoimassa, mikä on tärkeää rakennettaessa asioita pitkien avaruuslentojen aikana. Kun hitsaaja yrittää työskennellä ilman painovoimaa, joka pitäisi kaiken alhaalla, esiintyy monenlaisia ongelmia, koska sulanut metalli vain leijuu ilmassa eikä valuu kunnolla. Tiimi testaa eri lähestymistapoja ongelmien voittamiseksi, jotta astronautit voisivat rakentaa asuntoja tai korjata laitteita avaruudessa leijuen. Tämän tutkimuksen erityispiirteenä on, että monia kehitettyjä menetelmiä voidaan mahdollisesti hyödyntää myös maalla. Teollisuudessa voidaan kuvitellaa vaikeat olosuhteet, joissa perinteiset menetelmät eivät toimi hyvin. Näitä avaruudesta saatavia innovaatioita voitaisiin hyödyntää esimerkiksi syvämeren öljynporauslautojen tai arktisten alueiden rakennustöiden valmistusprosesseissa. Kun NASA jatkaa avaruustutkimuksen rajojen laajentamista, voimme nähdä yllättäviä sivutuotteita, jotka hyödyttävät teollisuutta täällä maan päällä.
