Hitsaus
Investoinnit & raaka-aineet
Työ- ja koneturvallisuus
Hitsauksen trendit
Suomessa on huippukonepajoja, joissa pidetään huolta hitsauskalustosta kaikilla tasoilla ja laitteistojen investointiohjelmat on määritelty aikataulullisesti. Meiltä löytyy myös yritysten toinen ääripää, jossa ei täysin ymmärretä, että hitsauskonekannan puutteet näkyvät välittömästi yrityksen tuottavuudessa.
Automaatio, ja robotiikan lisääntyminen on kasvava trendi maailmanlaajuisesti ja näihin suomalaisten metallin toimijoiden on satsattava kovassa kilpailussa.
Mekanisoinnilla ja automaatiolla tuottavuutta
"Hitsauksen automaation kehittämisessä on kaksi vaihtoehtoista lähestymistapaa; mekanisointi ja robotisoitu hitsaus. Jälkimmäinen edellyttää pääosin jonkin asteista sarjavalmistusta, jota meillä Suomessa on melko vähän. Esimerkiksi kaarihitsausrobotteja on Suomessa noin kymmenesosa Ruotsiin verrattuna. Ruotsissa on pitkät sarjatyöperinteet muun muassa autoteollisuudessa ja autoteollisuuden alihankkijoilla", toteaa Kemppi Oyj:n projekti- ja kotimaan myynnin johtaja Mikko Väisänen.
Suomen hitsaava teollisuus on hyvin paljon projektiliiketoimintaa ja isojen yksittäisten kappaleiden hitsaamista, mikä joiltakin osin hidastaa automaation ja sarjavalmistusteknologian leviämistä.
Ammattitaitoiset hitsaajat ovat korvaamattomia, varsinkin kun kyseessä on vaikeasti hitsattavat tuotteet ja vaativat perusmateriaalit. Osaavista hitsaajista on kuitenkin pulaa ja toisaalta toimitusajat ja laatuvaatimukset ovat tiukat. Tuottavuutta on jatkuvasti saatava ylöspäin, jos aikoo pysyä kilpailussa mukana ja tähän laitevalmistajien pitää tuoda uusia tuottavuutta parantavia ratkaisuja.
"Hitsauslaitteiden kehitystyö tapahtuu koko ajan tuottavuuskärjellä. Yksi konkreettinen asia on hitsien roiskeettomuus, kun puhutaan lisäaineellisesta hitsauksesta ja lähinnä MIG/MAG-hitsauksesta, joka on hitsauksen valtaprosessi Suomessa sekä käsi- että robotisoidussa hitsauksessa. Hitsauksen automaatioratkaisut, mekanisointi ja robotisointi, sopivat erityisesti sarjavalmistustyyppiseen tuotantoon, samoin saadaan ergonomiaa ja työturvallisuutta parannettua", Väisänen sanoo.
Adaptiivinen itseoppiva hitsaus
Pisimmälle viedyssä automaatiossa puhutaan niin sanotusta adaptiivisesta hitsauksesta, jolloin hitsausprosessissa on mukana konenäkö, -kuulo ja jopa hajukin. Eli automatiikassa lähestytään ihmisen kaltaista havainnointia. Nämä havainnot takaisin kytketään reaaliaikaiseen hitsausprosessiin, jolloin päästään virheettömään hitsaukseen.
Lappeenrannan Teknisessä Yliopistossa on jo vuosia kehitetty itseoppivaa hitsausjärjestelmää, joka soveltuu erityisesti lujien terästen hitsaamiseen. Itseoppivuus tai -säätyvyys perustuu järjestelmän uudenlaiseen anturointiin, jota hallitaan neuroverkko- ohjelmalla.
Havaitessaan virheen järjestelmä pystyy korjaamaan sen jo hitsauksen aikana sekä arvioimaan myös mahdolliset tulevat virheet. Näin lopputuloksesta saadaan virheetön. Tällainen adaptiivinen hitsaus on kalleutensa vuoksi kuitenkin vielä kaukana tavallisen konepajan arjesta.
Ohjelmallisella päivityksellä tehoja
Myös tavallisempien hitsauskoneiden käyttöliittymiä kehitetään voimakkaasti. Hitsauskoneen käytön helppous ja sen kehittäminen on yksi alan trendi.
"Hitsarin pitää ymmärtää koneen käyttöpaneeli tai ulkoinen käyttöliittymä ilman erillistä käyttöohjekirjaa. Käyttöliittymän suunnitteluvaiheessa on hyvä testata eri ratkaisuja alan ammattilaisten eli hitsareiden kanssa yhteistyössä", Väisänen sanoo.
Teollisen internetin (IoT) kehitys on tuonut mukanaan hitsauslaitteiden liitettävyyden internetiin. Käsihitsauksessakin laitteisiin tuodaan hitsaajaa helpottavia valokaariominaisuuksia, jotka toteutetaan ohjelmistollisesti. Hitsauslaitteisiin sulautetut teknologiat pystyvät ohjaamaan jopa vähemmän kokeneita hitsaajia käyttämään sopivia laiteasetuksia.
"Eri tyyppisiä räätälöityjä valokaariratkaisuja on ollut markkinoilla viimeiset kymmenisen vuotta. Asiakkaan koneita pystytään tarvittaessa päivittämään tarpeiden muuttuessa. Hitsausprosessissa valokaaren ominaisuuksia pystytään näin hallitsemaan paremmin, suoritustekniikkaa helpommaksi ja saadaan laadulliset haasteet paremmin hallintaan. Tämän tyyppinen teknologia on ollut mahdollista 2000-luvun alkupuolesta lähtien", Väisänen sanoo.
Integraatio ja yhdistettävyys ovat ensiarvoisen tärkeitä tulevaisuuden hitsauksessa. Laitteiden pitää olla käyttäjäystävällisiä ja niiden keskinäisen integroinnin pitää olla helppoa. Kehittynyt hitsausekosysteemi yhdistää kehittyneet koneet, automaation, sovellusohjelmiston, hallintajärjestelmät ja inhimillisen osaamisen.
Markkinoilla on eri tyyppisiä ohjelmistopohjaisia hitsauksen hallintajärjestelmiä, joilla voidaan saada tuotannosta erilaista hitsausdataa ja hallinnoida sitä, kun hitsauskoneet ja hallintajärjestelmät on integroitu pilvipalveluun. Koko hitsaustuotanto pystytään ottamaan haltuun tämän tyyppisen järjestelmän avulla.
"Tähän suuntaan on kova paine, koska kolmannen osapuolen tarkastajat vaativat projektin, jopa yksittäisten hitsien dokumentointia. Aiemmin tämä on toteutettu kirjaamalla tiedot paperille. Integroidussa järjestelmässä nämä kaikki voidaan automatisoida, jolloin ne on helppo esittää auditoijalle pilvipohjaisesta hitsausjärjestelmästä", Väisänen sanoo.
Ei yli-investointeja
Hitsausta kehitettäessä pitää katseen olla tuotantokokonaisuuden kehittämisessä ja investoinnin kokonaistarkastelussa.
"Yli-investointeja on syytä välttää. Ei kannata investoida robotiikkaan, jos sille ei voida laskea järkevää takaisinmaksuaikaa. Silloin kannattaa tarkastella vaihtoehtoisesti esimerkiksi eri tyyppisiä kevytmekanisointiratkaisuja. Toisaalta robottisolujenkin hinnat ovat tulleet alas viimeisen kymmenen vuoden aikana ja järjestelmätoimittajilta löytyy yhdistelmäratkaisuja, jossa hitsausrobotti työskentelee yhdessä kappaleen käsittelyrobotin kanssa."
Tyypillisissä mekanisointiratkaisuissa laitetaan hitsauskaari liikkumaan mekaanisesti kuljettimilla, esimerkiksi hitsaustraktorilla. Toinen tapa on liikuttaa itse työkappaleita erilaisilla apuvälineillä, kuten pyörityspöydillä. Kevytmekanisointiratkaisuilla saadaan hitsauksen tuottavuutta nopeasti ja edullisesti ylöspäin. Samoin hitsarin ergonomia ja työn mielekkyys lisääntyy.
Koulutusta kehitettävä
Koulutetuista hitsaajista on jo nyt pulaa teollisuudessa, mikä vaatii toimenpiteitä koulutuksen ja alan houkuttavuuden parantamiseksi. Teollisuuden hitsaustarpeet kasvavat jatkuvasti, ja samanaikaisesti kokeneita ammattilaisia jää eläkkeelle.
Teollisen internetin myötä hitsaaminen prosessina on käännekohdassa. Digitaaliset ratkaisut, laitteiden ja ohjelmistojen yhdistettävyys, ja automaatio muokkaavat alan tulevaisuutta.
Tämä tarjoaa mahdollisuuden muokata myös alan imagoa ja houkutella nuoria kouluttautumaan uuden sukupolven hitsaajiksi ja hitsausoperaattoreiksi. Ongelman ratkaiseminen vaatii aktiivista yhteistyötä hitsaavan teollisuuden, laitevalmistajien ja oppilaitosten kanssa, jotta hitsausta voidaan opettaa moderneilla laitteilla ja jakaa alan parhaita käytäntöjä.
Jo nyt alan oppilaitokset käyttävät virtuaalitodellisuussovelluksia hyväkseen kouluttaakseen ammattilaisia ja houkutellakseen alalle opiskelijoita. Myös tuotekehityksessä voidaan hyötyä suuresti virtuaalitodellisuudesta. Esimerkiksi tuotekonseptien arviointi voidaan tehdä virtuaalisesti ennen fyysisten prototyyppien valmistamista, jolloin säästyy aikaa ja rahaa.
Työturvallisuuteen enemmän huomiota
Lisääntynyt tieto hitsauskaasujen ja -huurujen hengittämiseen liittyvistä terveyshaitoista vaikuttaa myös alan kiinnostavuuteen ja työntekijöiden saatavuuteen. Maaliskuussa 2017 julkaistun IARC-raportin jälkeen hitsausalan lakeja ja säädöksiä on päivitetty ja yritykset ovat ryhtyneet toimiin työolojen ja turvallisuuden parantamiseksi.
Hitsaushuurut ja niiden sisältämät mikroskooppisen pienet partikkelit ovat isoin uhka hitsaajille. Myös hitsauskaasuilla on haittansa. Hitsauksessa käytettäviin lisäaineisiin on kiinnitettävä entistä enemmän huomiota ja kehitettävä mahdollisimman käyttöturvallisia lisäaineita.
"Hitsauksen työturvallisuus tulee olemaan todella tärkeä asia jatkossakin. Esimerkiksi raitisilmajärjestelmät ovat tärkeitä, eli kuinka hitsaushuurut poistetaan työpisteestä. Voidaan käyttää kohdepoistoa ja hitsarin henkilökohtaisia suojavarusteita, kuten ylipaineistettuja maskeja, raitisilmamaskeja. Tässä suomalaiset konepajat ovat kyllä hyviä."
"Myös yleinen siisteys on parantunut tällä vuosituhannella huimasti ja asenne työturvallisuutta kohtaan. Tämä on tärkeätä, kun houkutellaan nuoria alalle", Väisänen sanoo.
Teksti: Jari Peltoranta
Kuvat: Kemppi Oy
