Jatkuvavaletun teräksen leikkaussuunnitelman optimointi

Teollisuuden tuotannon eri prosessien optimointi on hyvin ajankohtainen aihe. Monet ohjausjärjestelmät ovat ajalta, jolloin tietokoneiden laskentateho oli hyvin vaatimaton nykyisiin verrattuna. Työssä esitetään tuotantoprosessi, joka sisältää teräksen leikkaussuunnitelman muodostamisongelman. Valuprosessi on yksi teräksen valmistuksen välivaiheita. Siinä sopivaan laatuun saatettu sula teräs valetaan linjastoon, jossa se jähmettyy ja leikataan aihioiksi. Myöhemmissä vaiheissa teräsaihioista muokataan pienempiä kokonaisuuksia, tehtaan lopputuotteita. Jatkuvavaletut aihiot voidaan leikata tilauskannasta riippuen monella eri tavalla. Tätä varten tarvitaan leikkaussuunnitelma, jonka muodostamiseksi on ratkaistava sekalukuoptimointiongelma. Sekalukuoptimointiongelmat ovat optimoinnin haastavin muoto. Niitä on tutkittu yksinkertaisempiin optimointiongelmiin nähden vähän. Nykyisten tietokoneiden laskentateho on kuitenkin mahdollistanut raskaampien ja monimutkaisempien optimointialgoritmien käytön ja kehittämisen. Työssä on käytetty ja esitetty eräs stokastisen optimoinnin menetelmä, differentiaalievoluutioalgoritmi. Tässä työssä esitetään teräksen leikkausoptimointialgoritmi. Kehitetty optimointimenetelmä toimii dynaamisesti tehdasympäristössä käyttäjien määrittelemien parametrien mukaisesti. Työ on osa Syncron Tech Oy:n Ovako Bar Oy Ab:lle toimittamaa ohjausjärjestelmää.

Valutoimitusprosessin ohjattavuuden kehittäminen

Diplomityön tavoitteena oli Karhulanvalimon valutoimitusprosessin ohjattavuuden kehittäminen. Asiakastyytyväisyyskyselyin on selvitetty valutoimitusprosessin nykytilaa ja kartoitettu kehityskohteita. Keskeisiksi kehityskohteiksi muodostuivat toimituskyvyn ja läpäisyajan kehittäminen. Kohdeyritystä on tutkittu ohjattavuusanalyysillä. Ohjattavuus analyysin perusteella parannuksen painopisteet suuntautuvat toimituskyvyn j a kapasiteetin hallinnan kehittämiseen. Työn keskeisiin aiheisiin liittyen on luotu kirjallisuuteen perustuva katsaus. Tärkeimpiä aihealueita ovat ohjattavuusanalyysi, varastojen hallinta ja tuotannon virtautus. Ennen varsinaisia kehitystoimenpiteitä on pyritty saamaan tietoa tämänhetkisen toiminnan tasosta ja pyritty löytämään parhaita toimintatapoja benchmarking-tyylistä toimintamallia soveltaen. Varastojen hallinnan kehittämistä työssä on lähestytty käytännönläheisesti. Varastoanalyyseihin perustuen on suoritettu kehitystoimenpiteitä ja luotu suunnitelmia sekä esitetty ehdotuksia varastojen hallinnan kehittämiseksi. Työssä on myös pyritty analysoimaan yksittäisiä tuotannon ohjattavuuden ongelmia ja pyritty näiden poistamiseen. Mikäli ohjattavuusongelman välitönpoistaminen ei ole mahdollista, on ongelmiin esitetty kehitysehdotuksia. Työssä on luotu suunnitelma läpäisyajan lyhentämiseksi tuotannon virtauttamiseen perustuen. Virtautuksessa on huomioitava materiaalien ja nimikkeiden suuri määrä, tuotannon layout ja tuotantovälineiden aiheuttamat rajoitukset. Layoutin muutostyössä on pyrittävä tiiviyteen. Diplomityön loppuosassa on tutkittu mahdollisuuksia Karhulan valimon ja sen pääasiakkaiden varastojen pienentämiseksi ja toiminnan kehittämiseksi toimituskykyä ja läpäisyaikaa vaarantamatta. Varastojen analysoinnin perusteella onmallinnettu varastoinnin taloudellista säästöpotentiaalia, vertailtu vaihtoehtoisia toimintamalleja ja esitetty kehitysehdotus sekä välttämättömiä toimenpiteitä varastoinnin kehittämiseksi.

DFM(A)-Aspects of an Advanced Cable Gland Design

Nowadays typical motor junction boxes do not incorporate cable glands, which would provide good electrical performance interms of electromagnetic compatibility. In this paper, a manufacturability and assembly analysis for the new construction of a rigid body feeder cable junction of an electric motor is presented especially for converter drives (practical tests were carried out at LUT during 2007). Although the cable junction should also clamp the cable to provide enough tensile strength, the phase conductors should not get squashed by the groundingconnection. In order to ensure good performance in an electrical mean especially in converter drives, the grounding of the cable should be connected 360 degrees around the cable. In this paper, following manufacturing technologies are discussed: traditional turning, precision and centrifugal casting, and rotation moulding. DFM(A)-aspects are presented in detail.

Muovituotteen markkinakartoitus ja markkinoinninsuunnittelu

Oy Finnpak Ab haluaa parantaa valumuovituoteryhmänsä markkina-tuntemusta ja kartoittaa potentiaaliset asiakkaansa Suomen ja Ruotsin markkinoilla. Diplomityön tavoitteena on selvittää edellä olevat asiat, sekä tarkastella yrityksen nykytilaa ja miettiä, mitä kehittämistä yrityksen nykyisessä markkinoinnissa on. Saatujen tietojen perusteella muodos-tetaan toimintorunko, markkinointisuunnitelma, jota käytetään hyväksi lähivuosien liiketoimintastrategioiden suunnittelussa.Potentiaalisista asiakkaista saadut tiedot perustuvat kyselytutkimukseen. Tutkimus suoritettiin soittamalla ensin valitun teollisuussektorin yrityksiin ja kohdeyrityksille lähetettiin tutkimuslomake.Työssä saatujen tulosten mukaan sekä sisäisessä että ulkoisessa markkinoinnissa on huomattavasti parantamisen varaa. Tärkein työssä esiin tullut uudistus valumuovipuolella oli tuotekehityksen maksullistaminen. Ylivoimaisesti suurin työssä esiin tullut projekti on kuitenkin yritysnimen yhtäläistäminen nykyisen tuotenimen kanssa. Yrityksen nimi on tarkoitus uudistaa vuoteen 2003 mennessä, joka on yrityksen neljäskymmenes toimintavuosi.

Balanced Scorecard kevytmetallivalimossa

Työn tavoitteena oli kehittää alihankintaosia valmistavalle kevytmetallivalimolle Balanced Scorecard - malliin pohjautuva suorituskyvyn mittausjärjestelmä. Mittariston tarkoituksena on kasvattaa yritysjohdon tietämystä yrityksen eri toimintojen suorituskyvystä ja tarjota informaatiota päätöksenteon tueksi. Tarve suorituskyvyn mittaamiselle on syntynyt yrityksen kasvaessa ja asiakaspohjan laajentuessa. Työn alussa tutkittiin kirjallisuutta liittyen suorituskyvyn mittaamiseen. Tämän jälkeen tutkittiin strategiatyötä Balanced Scorecard – projektin yhteydessä ja itse Balanced Scorecard – projektiin liittyviä kysymyksiä. Teoriatiedon pohjalta muodostettiin kohdeyrityksen Balanced Scorecard. Ensin täsmennettiin yrityksen visiota ja strategiaa hyvän mittariston luomiseksi. Mittarit valittiin pohjautuen kriittisiin menestystekijöihin ja ne sijoitettiin näkökulmiin, jotka ovat sisäisten prosessien näkökulma, asiakasnäkökulma, talousnäkökulma sekä kasvun ja kehityksen näkökulma. Sisäisten prosessien näkökulmaan sijoitettiin tuotekohtaisia, osastokohtaisia ja toimittajakohtaisia mittareita. Mittaristo ei suinkaan ole projektin päätyttyä valmis vaan sitä tulee kehittää jatkuvasti. Mittariston käyttöönotto avaa mahdollisuuksia niin toiminnanohjausjärjestelmän paremmalle hyödyntämiselle kuin tavoitehinnoittelun käyttöönotolle. Myös asiakaskannattavuuslaskennan käyttöönottoa tulevaisuudessa kannattaa harkita.

Uusien polyuretaanimateriaalien kehittäminen

Polyuretaanielastomeerit ovat jaksottaisia sekapolymeerejä, jotka muodostuvat vuoroittaisista joustavien ketjujen segmenteistä ja hyvin polaarisista kovista segmenteistä. Kemiallinen rakenne ja ominaisuudet riippuvat käytetyistä reaktiokomponenteista. Pehmeän segmentin muodostaa polyoli ja kovan segmentin muodostaa yleensä di-isosyanaatti ja ketjunjatkaja. Polyuretaanielastomeerien valmistus tapahtuu valamalla, jolloin reaktiokomponentit ovat nestemäisiä. Työssä tutkittiin kahta perusmateriaalia ja yhden lisäaineen vaikutusta niiden ominaisuuksiin. Erityisesti kiinnitettiin huomiota dynaamisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin ja verrattiin aineita keskenään. Käytettyjä karakterisointimenetelmiä olivat kontaktikulmamittaukset, DMTA-mittaukset, dynaaminen rasittaminen pyörityslaitteella, elektronimikroskopia, hydrolyysitesti, vetotesti ja kulutustesti. Tutkittujen materiaalien pääasiallinen käyttökohde on pyörä- tai telapinnoitteena. Työn aikana kehitettiin pyörityslaite, jolla voitiin tutkia pinnoitemateriaalin käyttäytymistä halutuissa rasitusolosuhteissa. Lisäaineen vaikutus dynaamisiin ominaisuuksiin oli negatiivinen tai olematon, sillä DMTA-testien perusteella lisäaine kasvatti materiaalien häviötekijää (tan d). Pyöritystestien perusteella lisäaineella ei ollut vaikutusta hystereesiin eli pinnoitemateriaalin lämpenemiseen testin aikana. Uusi tutkittu materiaali osoittautui dynaamisissa kokeissa paremmaksi kuin vanha tuotantomateriaali. Lisäaine kasvatti molempien tutkittujen aineiden pintaenergiaa kontaktikulmamittausten perusteella. Tuotantoaineen vetomurtolujuus kasvoi lisäaineen vaikutuksesta, mutta uuden aineen vetomurtolujuus pieneni. Lisäaineella oli lievä hydrolyysiltä suojaava vaikutus tutkituilla perusaineilla. Uusi tutkittu perusmateriaali sieti hydrolyysiä paremmin kuin tuotantomateriaali, koska sen valmistuksessa käytettiin polyeetteripolyolia ja tuotantomateriaalissa polyesteripolyolia.

Henkilökohtaisia valintoja : henkilökäsikirjoittaminen aihelähtöisessä dokumentissa

Opinnäytetyöni on monimuototyö. Se koostuu dokumenttielokuvasta ja kirjallisesta tutkielmasta, jossa käsittelen aihelähtöisen dokumentin henkilökäsikirjoittamista. Kirjallisuuden ja suomalaisten ohjaajien haastatteluiden pohjalta tutkin dokumentin käsikirjoittamisen mahdollisuuksia, pohdin henkilövalintojen merkitystä onnistuneelle dokumenttielokuvalle, jäljitän toimivan päähenkilön tärkeimpiä ominaisuuksia sekä selvitän keinoja onnistuneiden henkilövalintojen tekemiseen. Lisäksi luon listaa siitä, mitä henkilöistä pitäisi ennen kuvausvaihetta ainakin tietää ja mitä kaikkea tästä tiedosta tulisi sisällyttää dokumentin lopulliseen käsikirjoitukseen. Tutkielmani oppeja olen pyrkinyt soveltamaan dokumenttielokuvan Suuri urakka ennakkotutkimusvaiheessa. Dokumentti seuraa kahden nuoren aikuisen tuntemuksia heidän pyrkiessään uuteen opiskelupaikkaan täydellisen alanvaihdoksen jälkeen. Kirjallisen osan lopuksi selostan henkilövalintoihin johtanutta prosessia ja pohdin, kuinka itse onnistuin tavoitteessani löytää elokuvan teemaan parhaiten sopivat päähenkilöt. Henkilövalinnoilla on ratkaiseva merkitys dokumenttielokuvan onnistumiselle. Monet dokumentit lepäävät henkilöidensä varassa, sillä heidän persoonallisuutensa ja toimintansa kautta syntyvät lähes kaikki elokuvan tilanteet ja tarina. Haasteellisinta henkilöiden löytäminen on aihelähtöiseen, deduktiivista lähestymisstrategiaa käyttävään, antropologiseen tai havainnoivaan, luovaan, voice-overittomaan, pitkään seurantadokumenttiin. Toimiva päähenkilö on sympaattinen ja vaikeassa tilanteessa syyttä kärsivä. Hänellä on tavoite, jota hän toiminnallaan tavoittelee sekä vastavoima. Elokuvan aikana hän kehittyy ja muuttuu. Lisäksi hän on avoin, karismaattinen, sitoutunut prosessiin ja luonteva kameran edessä. Ennakkotutkimusvaiheen tehtäviä ovat henkilögallerian luominen, potentiaalisten henkilöiden etsiminen, henkilöihin tutustuminen ja heidän ominaisuuksistaan varmistuminen, luottamuksen synnyttäminen sekä henkilöiden sitouttaminen prosessiin. Henkilöistä tulisi ennen kuvausvaiheen aloittamista tietää ainakin syvimmät kipupisteet ja ilot, suhde dokumentin aiheeseen, rehellisyys, motiivi sekä tärkeimmät tavoitteet.

Preparation of Polysulfone Membranes

As it is known, a huge part of all commercially available membranes are prepared by immersion precipitation. This way is the primary way to get flat membranes. The advantages of immersion precipitation are: wide field of the polymers, which can be used (polymer must be soluble in a solvent or a solvent mixture) and ease of performing. The literature part of this work deals with phase inversion membrane preparation methods and casting parameters affecting membrane performance. Also some membrane types and materials are discussed. In the experimental part of this work 73 membrane samples were made with different casting parameters (polymer concentration in the casting solution and precipitation time) and tested for the retention and permeability. The results of these experiments are collected and combined into the figures and tables which are presented in this thesis. This work showed and confirmed connection between membrane performance and casting parameters (concentration of polymer in the casting solution and precipitation time).

Tuulivoimalan generaattorin roottorin valmistuksen ja valmistuskustannusten arviointi

Diplomityössä on käsitelty tuulivoimalan generaattorin roottorin valmistusta ja magneettien kiinnitystä. Työ on osa projektia, jonka tarkoituksena on ollut tuottaa kohdeyritykselle vaihtoehtoinen tuulivoimalan generaattorin roottorirakenne. Työhön on koottu projektissa käsitellyt asiat roottorin valmistustekniikan osalta. Työssä on selvitetty kustannuksien kannalta paras vaihtoehto roottorin valmistamiseksi sisältäen kuljetukset ja magneettien kokoonpanon. Valmistusmenetelminä on vertailtu hitsausta ja valamista. Magneettien osalta tarkasteltiin uuden vaihtoehtoisen kiinnitysmenetelmän tuomia säästöjä nykyiseen ratkaisuun verrattuna. Uusien roottorien kustannuksia on verrattu nykyiseen rakenteeseen. Tutkimusmenetelminä on käytetty projektiryhmän palavereja, haastatteluja ja kirjallisuusselvityksiä. Lopputuloksena kohdeyritykselle luotiin uusi roottorikonsepti, jossa yhdistyvät edullisempi roottorin valmistus ja magneettien kiinnitys. Roottorin valmistaminen valamalla osoittautui selvästi edullisemmaksi kuin hitsaaminen levyistä. Magneettien kiinnitystä yksinkertaistettiin käyttämällä seostettuja magneetteja ja magneettikehyksiä. Roottorin konstruktiomuutoksien avulla mahdollistettiin suurempi magneettien määrä, joka mahdollistaa suuremman tehontuoton.

Alumiinipainevalujen purseen- ja jäysteenpoiston kehitysmahdollisuudet

Valupurseiden ja jäysteiden poistaminen on osa alumiinipainevalujen tuotantoprosessia. Työssä on tutkittu käytössä olevien ja uusien menetelmien mahdollisuuksia taloudellisempaan tuotantoon. Purseiden ja jäysteiden poistamiseen käytettävien menetelmien lisäksi tutkimuskohteita ja ideoita on haettu muista metallien työstömenetelmistä. Valupurseiden ja jäysteiden määritelmiä, muodostumista ja luokittelua on esitelty laajasti. Menetelmien tutkimus on painottunut valupurseiden poistamiseen ja valun jälkeistä leikkaamista on tutkittu erityisesti sisäpuolisten muotojen työstämiseen käytettyjen pistintyökalujen kautta. Muotin ulostyöntötapin purseen poistaminen on ollut tärkeä asia menetelmien tutkimuksissa. Valupurseiden, leikkaus- ja koneistusjäysteiden poistamiseksi lastuavista työstömenetelmistä tutkittuja ovat koneistaminen koneistuskeskuksella, aventaminen, hiertopuhallus, suihkuhiertäminen, vesisuihkuleikkaus, ultraäänityöstö, harjaus, painehiertäminen, hiominen kohdistetuilla ja kohdistamattomilla menetelmillä. Myös terminen jäysteenpoistomenetelmä (TEM), kemiallinen työstö (ECM) ja laserleikkaus on otettu esiin tutkimuksessa. Työn tuloksena on näkemys tutkittujen menetelmien jatkokehitystarpeesta ja mahdollisuudesta soveltaa niitä sarjatuotantoon.

Sähkögeneraattorin runkokappaleen valmistustekninen tarkastelu

Työssä tarkastellaan sähkögeneraattorin runkokappaleen valmistettavuutta. Työ on tehty eräälle yritykselle, joka jätetään mainitsematta. Työhön liittyvät valmistuskuvat ovat salaisia ja niiden yleinen esittely ei ole mahdollista. Yritys kehittää uutta sähkögeneraattorituoteperhettä ja generaattorin runkokappale halutaan mahdollisimman helpoksi ja kustannustehokkaaksi valmistaa. Sähkögeneraattoreita on tarkoitus valmistaa vuositasolla kymmeniä tai jopa pari sataa kappaletta. Mahdolliset valmistusmenetelmät on rajattu ennen työn aloittamista MAG-hitsaukseen ja valamiseen, niiden ollessa todennäköisimmät valmistusmenetelmät. MAG-hitsauksessa huomioidaan prosessin tehostamiskeinot ja robotisoidun hitsauksen mahdollisuus. Valaminen rajattiin hiekkavaluun, joka on kertamuottimenetelmä ja soveltuu yksittäiskappaletuotannosta aina sarjatuotantoon. Materiaaliksi hitsaukseen valittiin rakenneteräs S355 ja valettaviksi materiaalivaihtoehdoiksi pallografiittivaluraudat EN-GJS-400-15U ja EN-GJS-500. Teoriaosuudessa on esitelty teettäjän pyytämä valmistusmenetelmien perusteoria ja sen jälkeen on tarkemmin tarkasteltu hitsattavan ja valettavan runkokappaleen muotoiluun liittyvää teoriaa. Hitsattavan kappaleen robotisoituun hitsaukseen liittyy myös vahvasti kappaleenkäsittely ja hitsauskiinnittimet, jotka välillisesti vaikuttavat myös kappaleen muotoiluun. Tätä työtä kirjoitettaessa generaattori on suunnitteluvaiheessa. Runkokappale on suunniteltu valmistettavaksi levyosista hitsaamalla. Tämä kehitysversio analysoidaan Design for manufacturing and assembly -menetelmän keinoin, ja runkokappaleelle esitetään rakennemuutosehdotuksia, jotka parantavat kappaleen valmistettavuutta. Runkokappaleen valmistaminen valamalla vaatii tuotteen muodon valuteknisen tarkastelun. Lopuksi hitsausta ja valamista verrataan toisiinsa ja arvioidaan niiden ominaisuuksia keskenään. Työssä ei päädytä lopulliseen valmistusmenetelmän valintaan, koska ei ole tiedossa käytössä olevia laitteistoja. Laitteistot määräävät käytetyt rakenneratkaisut ja valmistusmenetelmät.

Sähkömoottoriprototyypin mekaniikkasuunnittelu järjestelmällisen tuotesuunnittelun avulla

Työn tavoitteena oli suunnitella sähkömoottoriprototyyppi, joka soveltuu hybridiajoneuvon ajomoottoriksi. Mekaniikkasuunnittelu toteutettiin samanaikaisesti sähkösuunnittelun kanssa ja siinä käytettiin yleisesti käytössä olevaa järjestelmällistä tuotesuunnittelua. Järjestelmällinen tuotesuunnittelu soveltuu laajoihin suunnitteluprojekteihin, sillä sen avulla suunnitteluprosessi on jaoteltu useampiin pieniin askeliin. Työssä esitetään sähkömoottorin yleistä toimintaperiaatetta sekä niitä sähköteknisiä erityispiirteitä, joita mekaniikkasuunnittelussa tulee ottaa huomioon. Työn tuloksissa käytiin yksityiskohtaisesti läpi roottorin suunnittelu. Muille komponenteille käytettiin samaa järjestelmällistä tuotesuunnittelua mutta niitä ei esitetä yksityiskohtaisesti tässä työssä. Kokonaisuudessaan sähkömoottorista saatiin suunniteltua ratkaisuehdotus, joka täyttää halutut vaatimukset. Lisäksi työssä kerättiin kattava lista standardeista, jotka tukevat sähkömoottorin suunnittelua. Järjestelmällisen tuotesuunnittelun todettiin soveltuvan sähkömoottorin suunnitteluun hyvin ja saatua ratkaisuehdotusta voidaan pitää toimivana. Moottori suunnitelmasta valmistetaan ensimmäinen prototyyppi keväällä 2012. Prototyyppiä voidaan kehittää suunnittelemalla siitä paremmin sarjatuotantoon soveltuva malli esimerkiksi vähentämällä koneistettavien osien määrää ja korvaamalla ne valukappaleilla.