Designing next generation car washing machines with rotary brushes

Tese de Doutoramento - Leaders for Technical Industries (LTI) - MIT Portugal

Aplicação de ferramentas Lean e gestão da manutenção numa metalomecânica

Dissertação de mestrado em Engenharia e Gestão da Qualidade

Verfahrensentwicklung zur Fertigung qualitätsgerechter Bauteile mit dem Hydro-Impuls-Umformen von Blechen

Sheet metal blank, hydro-impulsive forming, explosive forming, gas detonation forming

Estudi medi ambiental del centre de mecanitzat Kondia HS1000 quan s'utilitza com a màquina d'ISF

Aproximadament deu anys enrere, es va començar a desenvolupar un nou procés industrial de deformació de xapa anomenat conformació incremental de xapa, Incremental Sheet Forming (ISF) en anglès. En aquest procés, una làmina de xapa és subjectada per un suport i conformada per una eina que normalment és un punxó amb punta semiesfèrica que es mou segons les directrius d’un software de control numèric. Aquest moviment de l’eina es fa en el pla, i un cop ja s’ha realitzat un contorn, l’eina baixa per realitzar-ne un altre i així successivament fins a la realització de la peça desitjada. Aquest procés de conformat de xapa està considerat com una alternativa al procés d’embotició, i la seva principal avantatge és que es pot considerar una gran alternativa al procés d’embotició per a la fabricació de petits lots de producte. La diferència més destacable és que en el procés de conformació incremental de xapa no es necessiten grans matrius ni punxons, que són molt costosos ja que han de garantir unes precisions molt elevades. A l’actualitat, aquest sistema encara es troba en fase d’investigació, no hi ha estudis definitius que aportin resultats fiables sobre la viabilitat del procés en aplicacions industrials, però cada vegada hi ha més equips de treball universitaris que es dediquen a estudiar-lo i més empreses que l’estan introduint en els seus departaments de I+D per tal d’adaptar els seus processos de fabricació a aquesta nova tecnologia. Un dels equips de treball que estan investigant aquest procés es el Grup de Recerca d’Enginyeria de Producte, Procés i Producció (GREP) situat al parc científic i tecnològic de l’Universitat de Girona. Disposen d’un centre de mecanitzat CNC de la marca Kondia model HS1000 que actualment es troba en període d’adaptació per tal de desenvolupar una màquina híbrida en la qual es duran a terme processos de conformació de xapa i sinterització per làser. Per tal d’adaptar la màquina, una part dels estudis que s’han de realitzar és la investigació sobre el consum i emissions de CO2 generades durant el procés de fabricació. Així doncs, aquest projecte final de carrera és aquest estudi de forma experimental i teòrica sobre el consum energètic del centre de mecanitzat, quan s’utilitza amb la tècnica de Incremental Sheet Forming (ISF). Es pretén estudiar el consum energètic de la tecnologia tenint en compte paràmetres de procés com ara el material, geometries, energia elèctrica consumida i programació de la trajectòria de l’eina, paràmetres relacionats amb l’origen de l’energia i aspectes relacionats amb els costos de producció

Control d'una bobinadora automàtica

Un dels problemes típics de regulació en el camp de l’automatització industrial és el control de velocitat lineal d’entrada del fil a les bobines, ja que com més gruix acumulem a igual velocitat de rotació de la bobina s’augmenta notablement la velocitat lineal d’entrada del fil, aquest desajust s’ha de poder compensar de forma automàtica per aconseguir una velocitat d’entrada constant. Aquest problema de regulació de velocitats és molt freqüent i de difícil control a la indústria on intervé el bobinat d’algun tipus de material com cablejat, fil, paper, làmines de planxa, tubs, etc... Els dos reptes i objectius principals són, primer, la regulació de la velocitat de rotació de la bobina per aconseguir una velocitat lineal del fil d’entrada, i segon, mitjançant el guiatge de l’alimentació de fil a la bobina, aconseguir un repartiment uniforme de cada capa de fil. El desenvolupament consisteix amb l’automatització i control d’una bobinadora automàtica mitjançant la configuració i programació de PLC’s, servomotors i encoders. Finalment es farà el muntatge pràctic sobre una bancada per verificar i simular el seu correcte funcionament que ha de donar solució a aquests problemes de regulació de velocitats. Com a conclusions finals s’han aconseguit els objectius i una metodologia per fer una regulació de velocitats de rotació per bobines, amb accionaments de servomotors amb polsos, i a nivell de coneixements he aconseguit dominar les aplicacions d’aquest tipus d’accionaments aplicats a construccions mecàniques.

Disseny d'una màquina carregadora de planxa a l'empresa Serralleria i Alumini Vilaró (S.A.V)

Les empreses sempre han buscat com optimitzar el màxim els seus recursos i ser més eficients a la hora de realitzar les tasques que li han estat encomanades. És per aquest motiu que constantment les empreses realitzen estudis i valoracions de com poder millorar dia a dia. Aquest fet no és diferenciador a l’empresa Serralleria i Alumini Vilaró (S.A.V), que dia a dia estudia com optimitzar els seus processos o de vegades introduir-ne de nous per tal d’expandir la seva oferta de serveis. L’empresa és dedica a la fabricació de peces metàl•liques el procés ja sigui només de tall i mecanitzat, plegat, soldadura, acabats en inoxidable, pintura i fins i tot embalatge pel que fa a la part productiva, respecte a la part d’oficina tècnica també ofereix serveis de desenvolupament de productes segons especificacions del client i reenginyeria de qualsevol producte, analitzant la part que és vol millorar. En l’actualitat l’empresa ha detectat una mancança que creu que es podria solucionar, el problema és que l’empresa disposa de varies màquines de tall, entre les quals hi ha una màquina de tall làser i el problema principal és que la càrrega de les planxes del calaix de magatzem a la bancada de la màquina es realitza o bé manualment o a través d’un gripper sostingut al pont grua, depenent del pes de la planxa a transportar. L’objectiu principal d’aquest treball és fer el disseny d’una màquina que permeti automatitzar el procés de transportar la planxa metàl•lica del calaix de magatzem dipositat sobre una taula mòbil a la bancada de la màquina de tall. El disseny que pretenem fer és complet començant per fer un disseny estructural de la màquina més els seus respectius càlculs, moviments que volem aconseguir, tria de components ( motors, sensors ...), elaboració d’un pressupost per poder fer una estimació i finalment la elaboració del programa de control de tota la màquina més la interacció amb la màquina a través d’una pantalla tàctil. Es a dir, el que pretenem és realitzar un projecte que puguem fabricar en la realitat utilitzant tota la informació continguda dins del mateix

Evaluation of an International Barrier Corporation Barrier, HR-532, 1990

In 1986, the Iowa DOT installed 700 feet of International Barrier Corporation (IBC) barrier between the 1-235 eastbound off ramp and the adjacent eastbound loop on ramp at 8th Street in West Des Moines. It is a 3 foot 6 inch high sand-filled galvanized sheet metal barrier. The bid price on this project was $130 per lineal foot. It was evaluated annually for four years. During this time, there have been no severe accidents where vehicles hit the barrier. There are scrapes and dents indicating minor accidents. The barrier has performed very well and required no maintenance. Due to its initial cost, the IBC barrier is not as cost-effective as portland cement concrete barrier rails.

Tuotannonohjauksen kehittäminen levytuotetehtaassa

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää ohutlevytuotteita valmistavan yrityksen tuotannonohjauksen nykytila ja kehitystä vaativat kohteet sekä laatia kehitysehdotuksia. Yrityksessävalmisteltiin samaan aikaan tutkimuksen aikana huomattavia tuotannonohjaukseen liittyviä kehitystoimia. Tutkimus käsitteli toiminnanohjaukseen sisältyviä aiheita, kuten tuotannonohjausta, tuotannon ohjattavuutta, varastoja ja organisaation kehittämistä. Tutkimustulokset osoittivat, että yrityksen on otettava käyttöön jatkuvan kehittämisen kulttuuri ja panostettava erityisesti suomalaiselle ohutlevyalalle tärkeisiin asioihin lukuisien

Levyrakenteistentuotteiden hitsauksen automatisointi

Työn teoriaosassa esitellään automatisodun hitsauksen etuja ja vaatimuksia. Teoriaosuuden edetessä keskitytään erityisesti robotisoituun MIG/MAG -hitsaukseen sekä teknisestä että taloudellisesta näkökulmasta katsottuna. Työn kokeelliseen osaan osallistui kaksi metallialan yritystä Pohjois-Karjalan alueelta. Ensimmäisessä yrityksessä kartoitettiin nykyisestä tuotannosta robottihitsattavia tuotteita. Tarkasteluun valituille tuotteille määriteltiin sopiva hitsausrobottijärjestelmä. Yrityksen tuotannolle oli ominaista asiakasohjautuva tuotanto, suhteellisen pienet sarjat ja tuotteet, joissa oli vähän hitsattavaa. Toisessa yrityksessä eräästä tuoteperheestä otettiin yksi tuote. Tuotteen avulla tutkittiin tuoteperheen hitsauksen automatisoinnin mahdollisuuksia ja sen aiheuttamia ongelmia. Suurimmat ongelmat tuotteen hitsauksen automatisoituessa ovat liitosten luoksepäästävyys, muodonmuutokset hitsauksen aikana ja erilaisten käytettävien materiaalien runsaus. Ensimmäisessä yrityksessä hitsattavien materiaalien paksuudet ovat pääosin kolme millimetriä tai sen alle. Toisessa yrityksessä hitsattavien materiaalin paksuudet ovat pääsääntöisesti yli kolme millimetriä. Työn kokeellisessa osassa vertaillaan ohuiden ja paksujen levyrakenteisten tuotteidenhitsauksen automatisoinnin yhteneväisyyksiä ja eroja teorian- ja käytännön osuuksien valossa.

Toimintasuunnitelman laatiminen ohutlevytuotteita ja hitsauskokoonpanoja valmistavalle yritykselle

Tämän diplomityön tavoitteena oli luoda ohutlevytuotteita ja hitsauskokoonpanoja valmistavalle yritykselle kokonaisvaltainen toimintasuunnitelma ja esitellä erilaisia tuotantomalleja case-esimerkkien avulla. Työn aikana kartoitettiin yrityksennykytilannetta ja ongelmakohtia, pohdittiin nykyistä konekantaa ja löytyneitä pullonkauloja. Lisäksi suunniteltiin korjaustoimenpiteitä ja mitä tulisi tehdä, kun tulevaisuudessa yrityksen liikevaihto tulee kasvamaan ja yritystä tullaan laajentamaan. Pääpaino oli myös laskelmilla, joissa selvitettiinmahdollisten investointien tuntihintaa. Tuntihinnan avulla laadittiin taulukoita, joiden avulla ulosmyyntihinta on helppo määrittää. Tuntihinta kytkettiin sijoitetulle pääomalle haluttuun tuottoprosenttiin.

Ohutlevy-yrityksen mekaanisen valmistuksen tehostaminen

Diplomityön tavoitteena on tehostaa ohutlevytuotteita valmistavan yrityksen toimintaa ja parantaa tuotannon ohjattavuutta. Tuotannon tehostamisessa keskitytään minimoimaan asetusajat, pienentämään eräkokoja ja investoimaan valmistusta helpottaviin työkoneisiin tai -laitteisiin. Tuotannon ohjattavuutta kehitetään helpottamalla visuaalista seurantaa, layout-muutoksilla ja FiFo-ohjauksen käyttöönotolla. Kaikilla kehitystoimenpiteillä pyritään lyhentämään tuotannon läpimenoaikaa ja vähentämään keskeneräisen tuotannon määrää. Tavoitteena on luoda pohja Lean-valmistukselle. Kehitystoimenpiteet keskitetään useimmiten pullonkauloiksi muodostuville osastoille. Kapeikkojen avaamisessa hyödynnetään CIM-projektin mukaisesti tehtäviä investointeja. Uudella robottisärmäysyksiköllä mahdollistetaan litistäminen ja särmääminen yhdellä asetuksella. Kokoonpano-osaston sijaintia muutettiin ja osaston layoutista tehtiin linjamainen. Tuotannonohjauksen kehittämiseksi luotiin yksinkertainen kolmen askeleen kehitysmalli.

Ohutlevyn taivuttaminen pienerätuotannossa

Tutkimuksessa on selvitetty ohutlevyn taivuttamismenetelmien tärkeimmät kustannustekijät ja menetelmien taloudelliset käyttöalueet. Vertailtavina menetelminä on käsinsärmäys, robotisoitu särmäys, taivutusautomaatti ja taivutuskone. Tulosta on sovellettu Hackman Metos Oy:n keittiölaitteiden tuotantoon. Tutkimusmenetelminä oli haastattelututkimus, kirjallisuustutkimus, työntutkimustulosten käyttö, ryhmäteknologian soveltaminen ja kokeellinen tutkimus. Särmäysrobotin tärkein kustannustekijä on ohjelmointiaika, mikä vaikuttaa ratkaisevasti sen soveltuvuuteen pienerätuotantoon. Nykyisten särmäyssolujen taloudellinen käyttöalue on tuhansien kappaleiden vuosivolyymi satojen kappaleiden eräkoolla. taivutusautomaatin ohjelmointi- ja asetusajat ovat erittäin lyhyet ja sen tärkein kustannustekijä on käyttöaste. Mikäli käyttöaste on korkea, taivutusautomaatti on kannattava pienerätuotannossa pienille vuosivolyymeille. Taivutusautomaatin käyttöönotossa tuotteiden suunnittelu on tärkeä tekijä, sillä särmättäväksi suunnitellut osat eivät välttämättä sovellu taivutusautomaatilla taivutettavaksi. Taivutuskoneen investointikustannus on alhaisempi kuin särmäyspuristimen, mutta sillä on paljon tuotteen valmistettavuuden liittyviä rajoituksia. Taivutuskone on kannattava investointi, mikäli tuotannossa on paljon levyjä, joiden taivutukset ovat samaan suuntaan ja ne vaativat kaksi särmääjää. Tutkimuksen perusteella Hackman Metso Oy:ssä teknis-taloudellisin taivutusmenetelmä on käsinsärmäys. Tuotannon kasvaessa taivutusautomaatti tulee olemaan särmäysrobottia edullisempi. Taivutuskoneella on niin paljon valmistettavuusrajoituksia, että se ei sovellu yrityksen tuotantoon.

Diodilaserin käytön edellytykset ohutlevyjen hitsauksessa

Diplomityössä tutkitaan diodilaserhitsausta mahdollisena teollisuuden menetelmänä ja menetelmän vaatimuksia hitsattaessa ohutlevyjä. Työssä tutkittavat materiaalit ovat kylmävalssattu teräs ja ruostumaton teräs sekä liitosmuotoina päittäis-, laippa- ja päällekkäisliitos. Materiaalivahvuudet ovat 0,50 mm:stä 1,50 mm:iin. Työn tavoitteena on määrittää näille kyseisille materiaaleille ja liitosmuodoille hitsausnopeus levynvahvuuden funktiona. Lisäksi käsitellään diodilaserin rakennetta, säteen muodostusta, säteen muokkaamista, säteen analysointia ja säteen turvallisuuteen liittyviä asioita. Suoritetaan vertailua käytössä oleviin muihin lasertyöstömenetelmiin konepajoissa ja tehdään arvio mahdollisen diodilaserinvestoinnin kannattavuudesta. Diodilaserhitsauskokeissa käytettiin Hämeen ammattikorkeakoulun Riihimäen yksikön 1 kW:n tehoista diodilaseria. Koekappaleet leikattiin suuntaisleikkurilla. Osalle hitsatuista kappaleista tehtiin poikittaiset vetokokeet ja mitattiin mikrokovuudet. Virheitä tutkittiin silmämääräisesti sekä radiografisella kuvauksella. Kaikille tutkituille liitoksille, materiaaleille ja vahvuuksille saatiin määriteltyä hitsausnopeudet. Tehtyjen testien perusteella suuntaisleikkurin käyttö on mahdollista. Lisäksi havaittiin suojakaasun käytön myötä, että kirkkaan sulan aiheuttama heijastavuuden kasvu edellyttää hitsausnopeuden pienentämistä.

Levypyörien keskiöiden valmistuksen ja puristintyövaiheen kehittäminen

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää levypyörien keskiöiden valmistuksen ja raskaiden puristintöiden kehittämisen vaihtoehdot. Työn teoriaosassa on esitelty levypyörien keskiöiden valmistuksessa käytettäviä meistoteknisiä menetelmiä ja puristintyövaiheen materiaalinkäsittelyn sekä työkalujen käsittelyn ja vaihdon kehittämisratkaisuja. Lisäksi on käsitelty teollisuusrobottien käyttöä puristintöiden kappaleenkäsittelyssä sekä puristintöiden työturvallisuutta. Tuotannon kehittämistarpeiden löytämiseksi työssä analysoitiin keskiötuotannon nykytilaa. Analyysiin perusteella tutkittiin vaihtoehtoisten valmistusmenetelmien käyttöä keskiöiden valmistuksessa sekä puristinosaston layoutin kehittämismahdollisuuksia. Lisäksi selvitettiin erilaisten työkalujen ja työkappaleiden käsittelyssä käytettävien järjestelmien soveltuvuutta raskailla epäkeskopuristimilla suoritettaviin levytöihin. Vaihtoehtoisten valmistusmenetelmien käytön kannattavuutta arvioitiin selvittämällä kappalekohtaiset valmistuskustannukset eri menetelmiä käytettäessä. Puristintöiden kehittämisvaihtoehtojen kannattavuutta selvitettiin alustavasti arvioimalla muutamien työkalujen ja työkappaleiden käsittelyratkaisujen vaatimien investointien suuruutta sekä investointien edellyttämiä tuottoja. Työssä selvitettiin levypyörien keskiöiden valmistuksen ja raskailla epäkeskopuristimilla suoritettavien levytöiden kehittämistarpeita ja kehittämisvaihtoehtoja. Tehdyn selvityksen ja työssä esitettyjen kehitysehdotusten perusteella voidaan tehdä kehityssuunnitelma levypyörien keskiöiden valmistuksen ja puristintyövaiheen kehittämiseksi havaittujen kehitystarpeiden mukaisesti.

Prosessilähtöinen laadunarviointi ohutlevymekaniikkasopimusvalmistajan näkökulmasta

Diplomityö on tehty Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa Konepajatekniikan laitoksella. Työ on osa Konepajatekniikan laitoksen toteuttamaa ”LELA” levytuotteiden laadunvalvontaprojektia. Projektiosapuolet olivat: Abloy Oy (Joensuu), Flextronics Enclosures (Oulu), Hihra Oy (Turku), Lillbacka Oy (Alahärmä), Nokia Networks (Oulu), Segerström & Svensson (Uusikaupunki) ja Scanfil Oy (Sievi). Lisäksi projektin pääasiallisena rahoittavana osapuolena toimi Teknologian kehittämiskeskus, Tekes. Työ perustui ohutlevykomponentteja valmistavissa kohdeyrityksissä suoritettuun laadunarviointitutkimukseen, joka sisälsi tuotantoon kohdistetun virhekartoituksen sekä laadunarviointikyselyn. Tutkimuksessa suoritetun tuotannon virhekartoituksen mukaan tyypillisessä ohutlevykomponentteja valmistavassa yrityksessä virheidenesiintymistodennäköisyys on n. 5 – 12 % / tuote. Eniten virheitä syntyi epäkeskopuristintöissä. Tutkimus osoittaa, että virhekartoituksen avulla yrityksen on mahdollista kartoittaa tuotannossa syntyvät virheet ja edelleen kohdistaa laadun kehitystoimenpiteet oikeisiin tuotannon osa-alueisiin.