Pereinant nuo rankinio suvirinimo būdų prie kompiuterinio skaitmeninio valdymo (CNC) sistemų, pasiekiamas didelis progresas tikslumo suvirinimo darbuose. Kai įmonės įdiegia šias automatines sistemas, jos dažniausiai pastebi geresnį tikslumą suvirinimo taškuose ir sumažėjus žmogaus klaidas, kurios dažnai atsiranda atliekant rankinį suvirinimą. Dėl automatizacijos suvirinimai kiekvieną kartą yra nuosekliai tikslūs – tai yra būtina gamintojams, siekiantiems užtikrinti reikiamą kokybę. CNC suvirinimas taip pat žymiai pagreitina procesą lyginant su tradiciniais metodais. Tai patvirtina ir pramonės ataskaitos, kurios rodo, kad įmonės, perėjusios prie CNC technologijų, pasiekia greitesnius gamybos laikus ir geresnę bendrą kokybę, kadangi kiekvienas suvirinimas didelėse partijose yra beveik identiškas. Sektoriams, tokiems kaip aviacijos ar automobilių pramonė, kur net menkiausios nenuoseklumai turi didelę reikšmę, tokia kontrolės pakopa leidžia sėkmingai organizuoti masinę gamybą.
CNC suvirinimas suteikia tikrą naudą, kai reikia užtikrinti vientisumą gaminant serijas. Kai įmonėms reikia pagaminti tūkstančius vienodų detalių, CNC sistemos sumažina tas nepageidaujamas suvirinimų skirtumus, kurie gali atsirasti naudojant rankinius metodus. Paimkime, pavyzdžiui, automobilių ir aviacijos sektorius – šios pramonės negali sau leisti nevienodumo, nes saugumas yra itin svarbus. Detalės turi veikti tiksliai taip, kaip suprojektuotos, be jokio gedimo. CNC technologijų integruotų į suvirinimo procesus daro gamybą sklandžesnę ir užtikrina, kad gaminiai atitiktų tuos aukštus standartus, kuriuos reikalauja šiuolaikinės įmonės, rūpinčiosi kokybės valdymu, operaciniu efektyvumu ir tiksliais rezultatais kiekvieną kartą paleidus partiją.
Vokietijos Fraunhofer instituto tyrimai, kurios siekė sujungti lazerinį ir lankinį suvirinimo metodus, sukėlė kažką tikrai naujo – vadinamąjį Collar procesą. Šio metodo ypatumą nulemia dviejų skirtingų technikų derinys: lazeris, kuris gali giliai pjauti metalą, ir lankas, kuris užpildo tarpus tarp detalių. Rezultatas? Greitesnis suvirinimas, kurio kokybė nenukenčia. Vienas iš pagrindinių Collar proceso privalumų – sumažintas deformavimas, kuris dažnai atsiranda naudojant tradicinius suvirinimo įrenginius. Standartinės technikos perkaista medžiagos dalis, todėl jos gali išsikreivinti arba susisukti. Tikslesnis šilumos pasiskirstymo valdymas leidžia gamintojams pasiekti stipresnius ir ilgaamžiškesnius suvirinus. Tai ypač svarbu įmonėms, dirbančioms su jautriomis detalėmis ar sunkiosiomis pramonės medžiagomis, kur svarbu tikslumas.
Realūs bandymai parodo, kad hibridinės sistemos suteikia tikrą naudą įvairiose sektoriuose. Paimkime automobilių gamybą ir laivų statybą, kur įmonės po įgyvendinimo praneša apie geresnį gamybos tempą ir gerokai patobulintą suvirinimo kokybę. Skaičiai taip pat kalba už save – sąnaudų mažinimas svyruoja nuo 15 % iki 30 % priklausomai nuo panaudojimo, o gamybos laikotarpiai žymiai sutrumpėja. Tai puikiai atitinka tai, kas vyksta visame pasaulyje – gamyklų perkėlimas į automatizaciją pagal Pramonės 4.0 vėliavą. Kodėl gi hibridinė technologija yra patraukli protingai gamybai? Ji sujungia greitą ir tikslų lazerių prigimtį su tradicinių lankų suvirinimo metodų lankstumu. Nors vis dar kyla iššūkių dėl integravimo kainų, daugelis gamintojų šias kombinuotas sistemas laiko būtinomis ateities kartos gamybos įrenginių sudėtinėmis dalimis, kurioms reikia tiek tikslumo, tiek lankstumo jų operacijose.
Kas daro Magic Cube lazerio suvirinimo mašiną tokia specialia? Išsiskiria trys pagrindiniai dalykai – greitis, tikslumas ir tie nuostabūs talpyklų suvirinimo įrenginiai, kurie ją padarė būtina įmonei, dirbančiai naftos ir dujų srityse. Pradėkime nuo greičio. Greitesnis apdorojimas reiškia, kad gamykloms gali greičiau gaminti produktus be papildomų darbuotojų ar įrangos. Įmonės, pradėjusios naudoti šią technologiją, maždaug dvigubai sutrumpino gamybos ciklus. Kalbant apie tikslumą, Magic Cube pranoksta senąsias suvirinimo technikas. Geriau suvirinus mažėja klaidų ateityje, taigi taupoma lėšų ir laiko, kai vėliau tenka taisymams. Ir tada dar yra tas talpyklų suvirinimas. Mašina nepaprastai gerai susidoroja su stambiomis metalinėmis plokštėmis, naudojamomis naftos saugojimo talpyklų ir konteinerių gamyboje. Daugybė gamintojų ją rekomenduoja ten, kur svarbiausia konstrukcijos vientisumo užtikrinimas. Atsiliepimai iš gamyklų vadovų rodo, kad šios mašinos nėra tik teoriniai patobulinimai – jos keičia kasdieninį gamyklų veikimą ir suteikia geresnius rezultatus visose srityse.
Pridėjus prie Magic Cube lazerio suvirinimo mašinos IoT funkcijas, žengiama svarbi žingsnis link protingesnių gamyklų veiklos, ypač užtikrinant įrenginių sklandžią veiklą. Dėl realaus laiko duomenų srauto, kuris ateina iš jutiklių, integruotų tiesiogiai į sistemą, technikai gali iš anksto pastebėti nublūkimo ar galimų gedimų požymius, dar prieš kyla rimtesnė problema, sumažinant tuos nepageidaujamus, netikėtus sustojimus. Palyginus su senąja techninės priežiūros praktika, kai mašinos tikrinamos kas tam tikrą laiką nepriklausomai nuo jų faktinės būklės, ši nauja metodika leidžia sutaupyti tiek lėšų, tiek pasirūpinimų. Gamykloms, kurios jau pereino prie tokio metodo, pranešama apie akivaizdžius našumo padidėjimus gamybos linijose kasdien. Sumažėja techninės priežiūros biudžetai, tuo tarpu įrenginiai ilgiau veikia be pertraukimų tarp remontų. Kol gamybos įmonės toliau plėtoja šių prijungtų sprendimų diegimą, greičiausiai stebėsime dar didesnį automatizavimo lygį visose gamybos patalpose – tai atitinka viską, kas susiję su Industrijos 4.0 koncepcija – transformuoti tradicinę gamybą per skaitmeninę inovaciją.
Automobilių ir aviacijos sektoriuje svarbu viską daryti teisingai, todėl svarbu ir tai, kad naiklinis suvirinimas tapo tokiu svarbiu sprendimu, atitinkančiu griežtas našumo reikalavimus. Automobilių gamintojai pastebi realią naudą, kai pereina prie naiklinio suvirinimo, nes jis daro jų suvirinimo darbus greitesniais ir stipresniais. Paimkime šiuolaikinių automobilių gamybos linijas, kur naikliniai spinduliai padeda sujungti lengvesnes medžiagas, nekenkiant kokybei – tai tiesiogiai veikia automobilių kuro suvartojimą. Pramonės ataskaitos teigia, kad pereinant prie naiklinės technologijos gamybos laikas dažnai gali sutrumpėti apie 30 %, kas parodo šios metodikos veiksmingumą. Be to, pastaruoju metu vyko nemažai bendradarbiavimo tarp automobilių įmonių ir įvairių mokslinių tyrimų laboratorijų. Šios partnerystės sukūrė keletą įspūdingų inovacijų, sukurtų pagal tiksliai nustatytus lėktuvų gamybos poreikius, užtikrindamos, kad orlaiviai kiekvieną kartą atitiktų griežtus saugos standartus, susijusius su konstrukcijos stiprumu ir ilgaamžiškumu.
Naujausios lazerinio suvirinimo technologijos keičia vamzdynų gamybą, darant juos saugesnius ir stipresnius energijos tiekimui per didelius atstumus. Energijos įmonės dabar pasikliauja šiomis naujai suvirinimo technologijomis, kad būtų sukurti sandarūs sujungimai – tai ypač svarbu, kai kalba eina apie aukšto slėgio sistemas, perduodančias kurą ar elektros energiją per visą tiekimo tinklą. Paimkime ir naftos gręžimo platformas jūroje – dar vieną pavyzdį, kai lazerinis suvirinimas tapo esminiu pokyčiu. Šios konstrukcijos susidoroja su brutalia jūros aplinka, tačiau suvirinimo siūlės nepaprastai atsparios druskos vandens korozijai ir nuolatiniam bangų judėjimui. Skaičiai taip pat kalba patys už save – suvirintojai sugaišta mažiau laiko kiekvienam sujungimui, o įmonės sutaupo darbo kaštų, gaudamos geresnį rezultatą. Stipresni sujungimai reiškia mažiau priežiūros problemų ateityje. Tuo tarpu operatoriai toliau išbando ribas giluminiame gręžime ir kitose ekstremaliose sąlygose, o lazerinis suvirinimas nuolat atveria duris į anksčiau neįmanomus inžinerinius pasiekimus energijos sektoriuje.
Įsigalvojant apie automatinės lazerinės suvirinimo sistemos įsigijimą tenka apsvarstyti, kiek pinigų iš pradžių išeis, lyginant su tuo, ką atneš ateityje. Žinoma, pradėti naudoti šias technologiškai pažengusias sistemas kainuoja nemažai, tačiau daugelis įmonių pastebi, kad investicijos atsiperka. Kai kurios įmonės, kurios atliko šį modernizavimą, pažymėjo, kad mažėja atliekų kiekis ir mažėja darbo sąnaudos dėl mažesnio klaidų skaičiaus. Lazeriniai įrenginiai atlieka tokį tikslų darbą, kad žmonės nebereikia nuolat kištis ir taisinėti. Be to, šios mašinos gali veikti be pertraukų dienų diendavė, skirtingai nei senesnė įranga, kuri dažnai sugendavo. Toks patikimumas tampa akivaizdus, kai vertinami mėnesio gamybos rodikliai ir taupymas biudžete.
Lazerinio suvirinimo automatizacija sumažina papildomus žingsnius, kuriuos gamintojai paprastai turi atlikti po suvirinimo, žingsnius, kurie gamybos biudžete reikalauja papildomo laiko ir pinigų. Įmonės pastebi, kad jų gamybos linijos juda daug greičiau, kai šalinami šie poapdorojimo reikalavimai, be to, taip pat sutaupoma darbo jėgos išlaidų. Tikslumas yra dar viena svarbi privaluma, nes tai reiškia mažiau iššvaistytų medžiagų. Kai suvirinimo siūlės iš karto atitinka griežtus kokybės reikalavimus, tiesiog nereikia perdirbti ar koreguoti jų vėliau. Daugelis dirbtuvių pažymėjo, kad gamybos efektyvumas padidėjo pereinus prie lazerinio suvirinimo technologijų. Pavyzdžiui, kai kurios automobilių gamybos įmonės nuo metalo lakštų gavimo iki pilnai sukomplektuotų dalių siuntimų per kelias valandas, o ne dienas, vis tai darant kontroliuojant eksploatacines išlaidas. Pažvelgus į skaičius iš įvairių sektorių, tampa aišku, kodėl šiandien tiek daug įmonių investuoja į šiuos automatizuotus lazerinius sistemas savo gamybos aikštelėms.
Dėka dirbtuvės pradeda matyti didelius pokyčius dėl dirbtinio intelekto. Protingos sistemos dabar mokosi iš visų rūšių duomenų, surinktų atlikiant tikrus suvirinimus, o po to koreguoja nustatymus priklausomai nuo to, su kokia medžiaga jos dirba ir netgi nuo dirbtuvės temperatūros. Ką tai reiškia? Geresnės kokybės suvirinimai apskritai ir mažiau pinigų, išleistų vėl perdirbant ar darant klaidas. Taip pat jau pasirodė gana įspūdingų mašininio mokymosi sprendimų, pavyzdžiui, programų, leidžiančių robotams nustatyti, koks suvirinimo metodas tiks geriausiai kiekvienam darbui. Pramonės specialistai tiki, kad artimiausiu metu suvirinimo automatizavime įvyks didelis šuolis. Nors dar yra daug darbo, kol šios technologijos taps standartuose visame pasaulyje, pirmieji jų naudotojai jau pastebi reikšmingą pagerėjimą savo veikloje.
NASA kartu su Oregon State University mokslininkais tirs būdus, kaip mikrogravitacijos aplinkoje atlikti suvirinimo darbus – tai bus būtina ilgalaikėms kosmoso misijoms. Kai suvirintojai bando dirbti be gravitacijos, traukiančios viską žemyn, jie susiduria su įvairiomis problemomis, nes įkaitęs metalas tiesiog plaukioja aplink, o ne tinkamai tekėja. Komanda išbando skirtingus metodus, kad įveiktų šias kliūtis ir astronautai galėtų statyti gyvenamas patalpas ar remontuoti įrangą, sklandžiai judėdami kosmose. Įdomu tai, kad daugelis sukurtų technikų gali būti pritaikytos ir Žemėje. Įsivaizduokite gamyklas, veikiančias sunkiomis sąlygomis, kur tradicinės technologijos veikia neefektyviai. Šios kosmoso inovacijos gali padėti pagerinti gamybos procesus vietose, tokiose kaip jūros naftos gręžimo platformos ar šiaurės statybvietės. Tęsdama kosmoso tyrimų ribų, NASA galėtų sukurti netikėtus šalutinius produktus, kurie naudingai paveiktų pramonės šakas mūsų planetoje.
