Lävistys- ja laserleikkauskone avaa ovet tulevaisuuteen

”Olemme pikemminkin räätälöityjen tuotteiden valmistaja kuin sarjatuotteiden valmistaja”, sanoo Eisenwerk Wittigsthal GmbH:n toimitusjohtaja Jochen Browa, joka myös omistaa Johanngeorgenstadtissa Erzgebirgen alueella toimivan yrityksen yhdessä vaimonsa kanssa. Yritys valmistaa järjestelmälaitteistoja rakennusasennuksiin, ja työhön kuuluu valtavasti ohutlevytyöstöä. Niinpä heidän kannaltaan olikin järkevää laajentaa toimintaa myös ohutlevyihin liittyvään sopimusvalmistukseen. Siksi Eisenwerk Wittigsthal sijoittikin viime vuonna Prima Powerin Combi Genius -lävistys- ja laserleikkausjärjestelmään.

Eisenwerk Wittigsthal saattaa olla tuttu nimi Itä-Saksassa, sillä se on ollut olemassa jo 366 vuotta. Lisäksi se oli 1980-luvulla puulämmitteisten emalivesikattiloiden suurin toimittaja. Jokainen lämpimästä kylpyvedestä haaveileva turvautui entisessä Itä-Saksassa näihin kattiloihin. Yritys valmisti ajoittain jopa 250 000 kattilaa joka vuosi, ja yhteensä se myi yli neljä miljoonaa kattilaa. Vähän ennen Berliinin muurin murtumista yritys oli valmistellut Johanngeorgenstadtin tehdastaan Itä-Saksan Trabant-miniauton komponenttien valmistukseen, mutta siitä ei tullut lopulta mitään.

Saksan yhdistymisen jälkeen tilaukset romahtivat dramaattisesti, ja vasta vuonna 1992 yrittäjä Winfried Friedrichin astuttua puikkoihin yritys oli täysin uudistunut ja organisoitunut uudelleen. Eisenwerk Wittigsthal kehittyi esiasennettujen rakennusjärjestelmäratkaisujen toimittajaksi, ja mittaus-, jakelu- ja ohjausjärjestelmät ovat yritystoiminnan keskiössä. Nämä mittausjärjestelmät ja jakelulaitteistot asennetaan pinta- tai uppoasennuksina toteutettaviin ohutmetallikaappeihin. Kun Winfried Friedrich jäi eläkkeelle vuonna 2008, Jochen Browa otti yrityksen hoitaakseen vaimonsa kanssa. He vankistivat asemiaan ilmastointialalla, panostivat sopimusvalmistukseen ohutlevyjen alalla ja kehittivät yrityksen nykyään 60 henkeä työllistäväksi liiketoiminnaksi, jonka liikevaihto on vuosittain noin 10 miljoonaa euroa.

VANHAA JA UUTTA AUTOMAATIOTA

Tehdaskierroksemme aikana Jochen Browa esitteli meille koko 55 000 neliömetrin alueen. Pysähdyimme ensimmäisenä katsomaan puulämmitteisten vesikattiloiden tuotantotilaa, jossa tuotanto on automatisoitu huipputekniikalla. Kerran tai kahdesti vuodessa työkeskukset ja emalointilinja käynnistetään noin seitsemän viikon ajaksi 3 000–4 000 vesikattilan tuotantoa varten, sillä vesikattiloita tilataan vielä nykyäänkin. Yritys saa 10 prosenttia liikevaihdostaan edelleen vesikattiloista, ja tämäkin pieni osuus on todella merkittävä. Noin 75 prosenttia liikevaihdosta tulee rakennusjärjestelmälaitteistoista. Loput saadaan ilmastointitekniikasta ja ohutlevyjen työstämisen sopimusvalmistuksesta

 ERITYISRATKAISUJA JA SARJATUOTANTOA

”Hinnastossamme on noin viisituhatta tuotetta”, Jochen Browa hymyilee, ”mutta silti asiakkaat tilaavat usein viittätuhatta muuta komponenttia hinnaston ulkopuolelta. Asiakkaamme todella arvostavat sitä, että he saavat meiltä räätälöityjä ratkaisuja.”

Räätälöinti pitää sisällään niin hinnastossa olevien vakioratkaisujen mittojen muuttamista kuin täysin uusien tuotteiden suunnitteluakin. Tämä on osoitus yrityksen vankasta ammattitaidosta, jota hyödynnetään myös sopimusvalmistuksessa.

”Olemme toimineet jo pitkään sopimusvalmistajina, vaikkakin vähän pienemmässä mittakaavassa. Laitteistomme rajoittivat meidät vain keskisuuriin tuotantomääriin”, Jochen Browa selittää. Finn-Powerilta 1990-luvulla hankittua lävistys- ja nakerrusjärjestelmää sekä Boschertin melko uutta, joskin automatisoimatonta lävistys- ja laserleikkauskoneen yhdistelmää käytettiin tähän tarkoitukseen. Yrityksen työkeskuksia käytetään kuitenkin myös ilmastointialalta saatuihin tilauksiin, ja vuosittain valmistettavat kappalemäärät ovat 400 000–500 000.

PITKÄN AIKAVÄLIN TAVOITE: TEOLLISUUS 4.0

Jochen Browa näkee potentiaalia siinä, että yritys laajentaisi sopimusvalmistustaan isompiin sarjoihin ja yleisiin osiin. ”Tätä varten tarvitsemme joustavan ja automatisoidun ratkaisun, jossa olisi myös valmius myös Teollisuus 4.0 -aikakauden vaatimusten täyttämiseen.” Jochen Browa haaveilee konfigurointisovelluksesta, jota asiakas voisi käyttää älypuhelimellaan. Hän voisi suunnitella sovelluksella tarvitsemansa kappaleen ja lähettää tilauksensa suoraan koneelle. Miehen mukaan projekti voisi toteutua vasta noin kymmenen vuoden kuluttua. Sen toteuttaminen nimittäin vaatii merkittävää taloudellista panostusta keskisuurelta yritykseltä ja lisäksi Browan ”asiakkaat toimivat melko konservatiivisella alalla, jossa ei hypätä suin päin jokaisen uuden hömpötyksen matkaan”.

Suunnitelma on kuitenkin laadittu, joten Eisenwerk Wittigsthal GmbH sijoitti viime vuonna kaksi miljoonaa euroa tämän tavoitteen täyttämiseen. Osana sijoitusta oli Prima Powerin täysin automatisoitu lävistys- ja laserleikkausjärjestelmä. ”Ostimme ensin pelkän lävistys- ja laserleikkausjärjestelmän, mutta pian sen jälkeen hankittiin käyttöliittymät varastoon ja taivutuskoneeseen.” Täysin automatisoitu, lävistys- ja laserleikkauskoneen sekä taivutuskoneen käsittävä linjasto otetaan käyttöön heti sen jälkeen, kun tuotteet ovat saatavilla.

VUOSIEN HYVÄ KOKEMUS

Suunniteltu uusi laitteisto on tulosta vuosien yhteistyöstä nykyään Prima Power -konserniin kuuluvan Finn-Powerin kanssa. ”Olemme käyttäneet Finn-Powerin lävistys- ja nakerruskonetta jo yli 20 vuoden ajan. Juuri siksi käännyimme Prima Powerin puoleen. Olemme olleet tyytyväisiä järjestelmään, ja pystyimme jopa myymään sen edelleen täysin toimintakuntoisena vielä 23 vuoden käytön jälkeen”, Jochen Browa sanoo. Tietysti yritys pyysi lukuisia tarjouksia ennen lopullista investointipäätöstä, ja hinnallakin oli vaikutusta. ”Kävin kahdesti Prima Powerilla Suomessa ja olin lopulta aivan varma, että heidän tarjoamansa automaatio toimisi luvatulla tavalla.”

Yrityksen tiloihin nykyään asennettu järjestelmä on Combi Genius -kone, joka on täysin automaattisella käsittelyllä varustettu lävistys- ja laserleikkauskoneiden yhdistelmä.

”Lävistys- ja laserleikkausjärjestelmien yhdistelmä sopii parhaiten tuotantoomme, joka sisältää muotoilua, kohokuviointia ja kierteitystä sekä useampia komponentteihin tehtäviä reikiä”, Eisenwerk Wittigsthalin tuotantopäällikkö Robert Wiegand kertoo. 

”Esimerkiksi ilmastointialalla teemme useampia reikiä sisältäviä osia, joihin käytetään välillä työkaluja, jotka tekevät yhdeksän reikää samalla kertaa. Tällaisessa käytössä nopeinkaan 2D-laserjärjestelmä ei pysy perässä.” Robert Wiegandilla on yksinkertainen ohjenuora siihen, miten järjestelmästä saa kaiken hyödyn irti: reiät ja sisäreunat lävistetään, kun taas ulkoreunat leikataan laserjärjestelmällä.

MONIPUOLINEN LÄVISTYS- JA LASERLEIKKAUSJÄRJESTELMÄN YHDISTELMÄ

Wittigsthalin käyttämässä Combi Genius -järjestelmässä on lävistystyökalun revolveri 16 indeksiasemalla sekä laserpää, jossa on 3 kW:n kuitulaserleikkausjärjestelmä. Kaikki akselit ovat servomoottorikäyttöisiä ja CPC-ohjattuja. Koneen lävistysasemassa on älykäs puskin, jonka pyörivä puskinpää nopeuttaa työkalunvaihtoa.

Revolverissa voidaan säilyttää yhteensä 384:ää yksinkertaista tai 128:aa pyörivää työkalua. ”Tässä voimme jatkossakin käyttää kaikkia vanhan järjestelmän työkaluja, kuten kalliita kohokuviointiin tarkoitettuja työkaluja”, Robert Wiegand selittää. Ylimääräiset erikoistyökalut ja Multi-Tool-työkalut sisältyvät toimitukseen. Järjestelmässä voidaan käyttää sekä vanhoja Multi-Tool-työkaluja että pyöritettäviä Multi-Tool-työkaluja. Lävistykseen voidaan käyttää 300 kN:n voimaa. Enintään 15 mm:n korkuisten reunapalteiden, harjojen ja vastaavien muotojen muovaaminen onnistuu.

Perinteisten lävistys- ja laserleikkausjärjestelmien tapaan metallilevy pidetään työstön aikana paikallaan kynsillä ja siirretään sitten eteenpäin harjaspöydillä. Lävistys- ja laserleikkuupäät pysyvät kiinteästi paikoillaan. Harjaspöydät on suunniteltu enintään 250 kg:n painoisille metallilevyille. Lävistystyökalun revolverin edessä ja sisällä olevat ohjelmalla ohjatut harjaslohkot tarjoavat levylle lisää suojaa. Kolme kynttä pitävät levyn paikallaan, ja CPC säätää levyn asentoa työjakson mukaisesti niin, että levy pystytään käyttämään parhaalla mahdollisella tavalla sen asentoa muuttamatta.

NOPEA JA LÄHES HUOLTOVAPAA KUITULASER

Laserjärjestelmässä käytetään Prima Powerin valmistamaa 3 kW:n CF-resonaattorijärjestelmää. Optimoitu leikkuupää, kollimaattori, säteenohjaus ja leikkausparametrit takaavat erinomaisen leikkauslaadun ja -nopeuden. Eri laitteet helpottavat laserjärjestelmien käyttöä. Niissä on LPW-linssinsuojalasi, joka estää leikkuupölyä ja likaa kertymästä linssiin, sekä LPM-laserplasmamonitori, joka seuraa leikkuuprosessia ja käynnistää järjestelmän tarvittaessa uudelleen automaattisesti. Lisäksi anturi valvoo linssiä ja linssin laatua.

LASTAUS- JA PURKUJÄRJESTELMÄ  

Lävistetyt kappaleet puretaan luukusta, jonka koko on 500 mm x 500 mm. Laserkappaleille on kaksi luukkua nopeaan lajitteluun, ja näiden luukkujen koko on 300 mm x 400 mm. Lisäksi suuremmille komponenteille on luukku, jonka koko on 800 mm x 800 mm. Kuitenkin suurin osa kappaleista lastataan ja puretaan karteesisen robotin erittäin joustavalla imupalkkijärjestelmällä.

Levypakkaukset tuodaan koneen työalueelle tuotannon aikana. Tämän jälkeen karteesinen robotti huolehtii lastauksesta ja purkamisesta. Se nostaa levyt yksi kerrallaan, asettaa ne kohdakkain ja siirtää ne lävistys- ja laserleikkauskoneen pöydälle. Jäljelle jäävä levyrunko poistetaan samanaikaisesti lastauksen kanssa työalueelta ja viedään työstämättömien levyjen pinon alle.

Leikkaustilassa karteesinen robotti poistaa valmiit komponentit heti viimeisen leikkauksen jälkeen ja pinoaa ne esiasetettuihin koordinaatteihin. Pinoamiseen voidaan käyttää kahta pöytää. Teoriassa koneen voisi myös lastata käsin enintään viisimetrisillä levyillä.

”Myös järjestelmän yksinkertainen käyttö vakuutti meidät”, Robert Wiegand kertoo. ”Tämä koskee sekä itse koneen käyttöä että sen ohjelmointia. Järjestelmään tottuu hyvinkin nopeasti, vaikka vastaavista järjestelmistä ei olisikaan valtavasti kokemusta. Jos tuntee lävistys- ja nakerruskoneiden, laserleikkauksen ja CAD-tekniikan perusteet, näinkin monimutkainen järjestelmä tuntuu yllättävän yksinkertaiselta.”

Combi Genius -järjestelmää käytetään kosketusnäytöllä varustetun ohjauspaneelin kautta. Käyttäjä voi tarkistaa näytöstä koneen asetukset ja työluettelot. Neljä kameraa valvovat järjestelmän sisäosia ja koneen prosesseja. Käyttäjä pystyy helposti näkemään työkalurevolverin ja kaikki käytettävät työkalut sekä laserpään asetukset. Saatavilla on myös työkalunhallintajärjestelmä, joka muun muassa tallentaa suoritettujen iskujen lukumäärän ja näyttää olennaiset huolto-ohjeet.

Käyttöjärjestelmä ja NC Express e3 -ohjelmointijärjestelmä toimivat saumattomasti yhteen. NC Express e3 -ohjelmalla luodut työtilaukset voi siirtää työluetteloon viivakoodinlukijan avulla. Vaihtoehtoisesti latausohjelma valitsee ne automaattisesti tietokannasta ja siirtää työluetteloon vaadittavine lisätietoineen. Näitä lisätietoja voivat olla esimerkiksi NC-ohjelma, työkalu tai materiaali.

”Harkitsimme sellaisen ohjelmointijärjestelmän käyttämistä, jonka avulla voisimme ohjelmoida kaikki koneet”, Jochen Browa muistelee, ”mutta päädyimme kuitenkin käyttämään Prima Powerin järjestelmää sen luotettavien ajoitusten takia.”

Robert Wiegand kertoo ihmettelevänsä jatkuvasti sitä, miten täsmällisesti ohjelmoinnissa lasketut ajoitukset vastaavat koneen todellisia tuotantoaikoja jopa monimutkaisten kappaleiden kohdalla. ”Tällä on valtava merkitys suurissa tuotantovolyymeissä, joissa yksikin sentti tai sentin murto-osa ratkaisee.” Koska juuri näissä tilanteissa vakaa automaatio on elinehto, hän lisää: ”Kone toimii pääasiassa automaattisesti ilman henkilöstön puuttumista sen toimintaan. Jos NC-ohjelmat on asetettu ja testattu kunnolla, kone voi toimia ilman sen suurempaa varmistelua siihen saakka, kunnes koneeseen lastattu levypino on loppunut.”

Combi Genius -järjestelmää voi käyttää älypuhelimella, mikä onkin jälleen yksi osoitus Eisenwerk Wittigsthal GmbH:n tavoitteesta siirtyä digitaaliseen valmistukseen ja kohti Teollisuus 4.0 -aikakautta. Jochen Browa aikoo ehdottomasti laajentaa tuotantolaitteistoa täysin yhdistettyyn, lävistys- ja laserleikkauskoneen sekä taivutuskoneen sisältävään linjastoon.