Raaka-aine- ja energiatehokkuuden parantaminen Oras Oy:n valimossa

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia toimintatapoja ja edellytyksiä parantaa Oras Oy:n valimon raaka-aine- ja energiatehokkuutta. Tarkastelu suoritettiin ekotehokkuusajattelun näkökulmasta. Valimon ekotehokkuutta mitattiin metallin saannon sekä valu-uunien energiatehokkuuden avulla. Tutkimustyö suoritettiin valitsemalla tarkastelun kohteeksi 20 valutuotetta. Metallin saantoa selvitettäessä punnittiin tuotteita eri työvaiheissa,jolloin saatiin selville valukanavien sekä koneistus- ja hiontavarojen osuudet valutuotteisiin panostetusta messingistä. Saantoa laskettaessa tuli myös huomioida vuosittain hylättävien tuotteiden määrät sekä messingin raaka-ainekierto kokonaisuudessaan. Valu-uunien osalta selvitettiin toiminta-ajan ja energiankulutuksen jakautuminen messingin sulattamisen ja sulan kuumanapidon kesken. Työssä tarkasteltiin, kuinka paljon metallin saantoa voitaisiin parantaa pienentämällä valukanavien ja työvarojen osuutta valoksissa sekä vähentämällähylkyjen määrää. Lisäksi tarkasteltiin muutosten vaikutuksia raaka-ainekustannuksiin sekä jätteiden määrään. Valu-uunien energiatehokkuuden parantamisen osaltatarkasteltiin käyttöasteen nostamisen eli viikoittaisen käyntiajan lisäämisen vaikutuksia energiankulutukseen ja -kustannuksiin sekä edellytyksiä pitää osa uuneista kylmänä.

Hitsaavan tuotannon kehittäminen pyöräkuormainkaivureita valmistavassa yrityksessä

Diplomityössä käsitellään pyöräkuormainkaivureita valmistavan yrityksen konepajatuotannon kehittämistä aihiovalmistuksen, hitsauksen ja koneistuksen osalta. Pääpaino kehittämistoimissa on hitsauksessa. Lähtökohtana tuotannonkehittämisen tarpeelle ovat tuotannon kasvu, kustannustehokkuuden lisääminen sekä pula ammattitaitoisesta työvoimasta. Diplomityössä selvitetään yrityksen vanhan konekannan päivittämismahdollisuuksia ja säästöjen hakemista tehokkaampia valmistusmenetelmiä käyttöönottamalla. Pohjatyönä tulevaisuuden tuotannon tehostamiselle selvitettiin nykyiset valmistuskustannukset. Työajankäytön historiatiedot löytyivät yrityksen tietojärjestelmästä, joita tarkennettiinkentältä kerätyin tiedoin. Myös koneiden käyttökustannukset tuntihinnat eri työvaiheille. selvitettiin ja näin saatiin määritettyä Lännen Tractors Oy:lle löytyi hitsaavassa tuotannossa kehitystoimenpiteitä, mitkä tekemällä voidaan tuotantoa tehostaa ilman investointeja. Tuotannon kehittäminen jaettiin kahteen vaiheeseen: 1. vaihe, missä ei investoida vaan keskitytään nykyisten menetelmien kehittämiseen ja vanhojen koneiden tehokkaampaan hyödyntämiseen ja 2.vaihe, missä tarkastellaan mahdollisten investointien kannattavuutta sekä selvitetään alihankinnan mandollisuutta. Tuotannon tehostamisen 1. vaiheen toimenpiteillä saadaan hitsauskustannuksia pienennettyä jopa 20 %. 2. vaiheen oman tuotannon tehostamiseksi koneistuksen eri tehtiin investointilaskelmat robottihitsaussolun ja vaihtoehtojen takaisinmaksuajasta sekä sisäisestä korkokannasta. Uuden robottihitsaussolun takaisinmaksuaika on n. 3 vuotta. Näiden laskelmien perusteella mahdollisuudet valmistaa komponentteja taloudellisesti. investoinneilla voidaan pyöräkuormainkaivureiden saavuttaa hitsattuja

Ammattiosaamisennäytöt ja työssäoppiminen toisen asteen koulutuksessa

Opetusviranomaiset ovat pohtineet keinoja nuorisoasteen (toisen asteen) ammatillisen koulutuksen laadun varmistamiseksi, kehittämiseksi ja kilpailukyvyn parantamiseksi. Yhtenä tällaisena keinona on tuotettu työssä oppimisjärjestelmä ja siihen on liitetty elokuusta 2006 alkaen ammattiosaamisen näytöt. Näyttöjen perustana on laki ammatillisesta koulutuksesta. Opiskelija osoittaa ammattiosaamistaan näytöissä opiskelusuunnitelmaan sisältyviä työtehtäviä tehden. Kolmivuotiseen (120 ov) perustutkinnon koulutukseen sisältyy työssäoppimista vähintään 20 ov. Näytöt pyritään järjestämään työssäoppimisen yhteydesssä opiskelijoiden työssäoppimispaikoilla. Arvioinnin ja palautteen osuus on tärkeä ja siinä mukana opiskelija, työpaikkaohjaaja ja opettaja. Tässä työssä on tuotettu yleinen toimintamalli näyttöjen toteuttamiseksityössäoppimisen yhteydessä. Toisena on tuotettu alueellinen vastaava toimintamalli oppilaitostasolle kone- ja metallialalle. Mallissa on huomioitu alueen teollisuuden erityispiirteet. Edellisten lisäksi on myös tuotettu toimintamalli oppilaitoskohtaisesta soveltamisesta näyttöjen toteuttamiseen kone- ja metallialalla yksilötasolle saakka. Järjestelmän käyttöönotto eri toimijoiden kesken on käynnistynyt. Sen onnistunut toteutus vaatii jatkuvaa innovatiivisuutta ja taloudellisia resursseja jokaisen siihen osallistuvan tahon osalta. Tällöin on saavutettavissa uudistuksen tarkoitus: koulutuksen laadun konkreettinen varmistaminen ja kehittäminen.

Development of Paperboard Forming Tools with a Focus on Intelligent Manufacturing

Tämä diplomityö käsittelee kartonginmuovaukseen käytettävien puristintyökalujen kehittämistä. Työntavoitteina oli kehittää työkalutekniikan suunnittelua ja valmistusta edullisemmaksi, nopeammaksi ja työkaluja toiminnoiltaan tehokkaammiksi. Työn tuli sisältää myös ohjeet työkalujen suunnittelemiseksi ja valmistamiseksi jatkoa ajatellen. Työn aikana selvitettiin mahdollisia työkalurakennevaihtoehtoja, valmistusmateriaaleja sekä niiden käsittelymenetelmiä ja lastuamista sekä sen tarjoamia mahdollisuuksia valmistusmenetelmänä. Työkalupari suunniteltiin modulaariseksi siten, että uusia työkaluja varten vain osa komponenteista täytyy valmistaa uudelleen, samalla työkalun osien lukumäärää pienennettiin merkittävästi. Valmistusmateriaaliksi valittiin hyvin lastuttava työkaluteräs ja sen koneistaminen tapahtui vaakakaraisessa koneistuskeskuksessa. Työn loppuvaiheessa työkalukokonaisuudelle tehtiin kustannuslaskelma jaoteltuna eri työvaiheille sekä komponenteittain. Työkalu asennettiin puristimeen ja sille suoritettiin käyttötestaus. Työn aikana karttuneen kokemuksen sekä koekäytön perusteella tehtiin jatkokehitysehdotuksia.

Metallien laserporaus

Lasertarkkuusporauksella on tämän hetken teollisuudessa useita sovelluksia, kuten esimerkiksi mustesuihkukirjoittimet, dieselmoottoreiden polttoainesuuttimet, lääketieteen instrumentit, turbiinien lapojen jäähdytysreiät ja stensiilit. Tässä työssä on tutkittu laserporauksen mahdollisuuksia 99,9 % kupariin sekä EN 1.4301 ruostumattomaan teräkseen (vastaava AISI 304). Ainepaksuuksia oli käytettävissä kolmea: 0,1 mm, 0,5 mm ja 1,0 mm. Vertailun vuoksi valittiin tutkimukseen mukaan ainepaksuudeltaan 1,0 mm EN 1.4432 haponkestävää terästä (vastaava AISI 316L). Tutkimuksessa käytettiin kolmea eritehoista 1,064 µm aallonpituuden Nd:YAG – laseria ja yhtä CO2 – laseria. Poratut reiät kuvattiin elektronimikroskoopilla ja jokaisesta reiästä mitattiin halkaisija, ympyrämäisyys ja kartiokkuus. Lisäksi reiän laatua arvioitaessa tarkasteltiin purseen määrää reikien ympärillä. Tutkimus osoitti, että eri materiaaleihin voidaan porata, laserin säteen laadusta ja aallonpituudesta riippuen, hyvin erikokoisia reikiä. Kartiokkuuteen havaittiin voitavan vaikuttaa polttopisteen paikkaa siirtämällä.

Järjestelmä puun työstövoimien mittaamiseksi

Diplomityössä oli tavoitteena kehittää järjestelmää puun leikkuuvoimien mittaamiseksi. Puun leikkuuvoima, lastun muodostus, terien kuluminen ja työstöjälki ovat tekijöitä, jotka kiinnostavat puun työstön kanssa tekemisissä olevia tahoja. Luonnonmateriaalina puu on erittäin epähomogeenista, mikä vaikeuttaa luotettavien ja tarkkojen mittaustulosten saavuttamista. Mittauksia vaikeuttavia tekijöitä ovat muun muassa puun tiheysvaihtelut, poikkeamat syysuunnassa sekä oksat. Leikkuuvoimien mittaamisessa käytettiin lineaarihöylää. Höylän rakenteesta ja toimintaperiaatteesta sekä puumateriaalin luonteesta johtuen höyläykset tehtiin ainoastaan puun pituussuunnassa. Huomattavan osan työstä muodosti anturoinnilta tulevan mittaustiedon taltiointiin ja muokkaamiseen liittyvät kysymykset. Mittausjärjestelmän testaamisen ja tehtyjen koemittausten perusteella päädyttiin ehdottamaan muutamia muutoksia sekä itse höylään että mittausanturointiin.

Transfer pricing tool development process based on valve package production costs

Tämän diplomityön päätavoitteena oli parantaa kehitetyn kustannusperusteisen siirtohinnoittelutyökalun ominaisuuksia osastokohtaisen kustannusarviointiprosessin käyttöön. Työ on vaikeutunut lähimenneisyyden heikosta hintakyselyiden vastauskyvystä. Työn pääongelmana oli kerätä luotettavaa tuotannonohjausjärjestelmän kustannusaineistoa osittain vanhentuneista vakioventtiilien koneistus- ja materiaalitiedosta. Tutkimuksessa käytetyt tärkeimmät tutkimusmenetelmät voidaan jakaa siirtohinnoittelu- ja kustannusarvioprosessien kirjallisuustutkimukseen, kenttäanalyysiin ja nykyisen Microsoft Excel –siirtohinnoittelutyökalun kehittämiseen eri osastojen rajapinnassa. Siirtohinnoittelumenetelmät ovat yleisesti jaettu kustannus-, markkina- ja neuvotteluperusteisiin malleihin, jotka harvoin sellaisenaan kohtaavat siirtohinnoittelulle asetetut tavoitteet. Tämä ratkaisutapa voi johtaa tilanteisiin, jossa kaksi erillistä menetelmää sulautuvat yhteen. Lisäksi varsinaiseen siirtohinnoittelujärjestelmään yleensä vaikuttavat useat sisäiset ja ulkoiset tekijät. Lopullinen siirtohinnoittelumenetelmä tulisi ehdottomasti tukea myös yrityksen visiota ja muita liiketoiminnalle asetettuja strategioita. Työn tuloksena saatiin laajennettu Microsoft Excel –sovellus, joka vaatii sekä vuosittaista että kuukausittaista erikoisventtiilimateriaalien hinta- ja toimitusaikatietojen päivittämistä. Tämä ratkaisutapa ehdottomasti parantaa kustannusarviointiprosessia, koska myös alihankkijatietoja joudutaan tutkimaan systemaattisesti. Tämän jälkeen koko siirtohinnoitteluprosessia voidaan kehittää muuntamalla kokoonpano- ja testaustyövaiheiden kustannusrakennetta toimintoperustaisen kustannuslaskentamallin mukaiseksi.

5- AKSELISEN CNC- TYÖSTÖKESKUKSEN PURUN- JA PÖLYNPOISTON TOIMIVUUDEN ANALYSOINTI JA KEHITTÄMINEN

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää Teknologiakeskus KOIVUn 5- akselisen CNC- työstökeskuksen pölyn- ja purunpoiston toimivuus ja hengittyvän pölyn taso operaattorin hengitysvyöhykkeellä eri materiaaleilla. Toisena tavoitteena oli pyrkiä alentamaan pölypitoisuuksia asettamalla reunaehtoja ja hakemalla kehittämisvaihtoehtoja huuvan ja pölynpoiston uudelleensuunnitteluun. Työssä selvitettiin Teknologiakeskus KOIVUn 5- akselisen CNC- työstökeskuksen purun ja pölynpoiston toimivuutta työhygieenisin ja ilmateknisin mittauksin. Työssä tehtiin myös vierailukierros neljään ulkopuoliseen kohteeseen ja tutustuttiin niiden 5- akseliseen CNC- työstökeskuksiin ja kohdepoistoratkaisuihin. Samalla arvioitiin niiden toimivuutta. Aineistoa koottiin alan kirjallisuudesta, tutkimuksista ja haastatteluista. Työhygieenisiin mittauksiin konsultoitiin Lappeenrannan aluetyöterveyslaitosta. Mittaustulokset osoittivat hengittyvän pölyn pitoisuudeksi operaattorin hengitysvyöhykkeellä MDF:n työstössä 0,51 mg/m3 ja koivun työstössä 0,33 mg/m3. Kohdepoisto toimii tyydyttävästi pölyn osalta, mutta karkeampi materiaali on poistettava joko puhaltamalla tai imuroimalla. Saatuja tuloksia vertailtiin kirjallisuudessa esille tulleisiin arvoihin ja todettiin mitattujen pölypitoisuuksien jäävän keskimääräisen tason alapuolelle. Pölynpoiston parantamiseksi tehtiin kehitysehdotuksia nykyiseen huuvarakenteeseen. Lisäksi suositeltiin palautusilman käyttöä purun ja pölyn kuljetukseen.

Runkoverstaan tuotannon läpimenoajan sekä valmistusystävällisyyden kehittäminen

Diplomityö tehtiin kansainväliseen maanalaisia kaivoskoneita toimittavaan yritykseen. Diplomityön tavoitteena oli kartoittaa runkojen läpimenoaikaa robottihitsauksen ja koneistuksen osalta Normet Oy:n hitsaamon tuotannossa. Diplomityön teoriaosassa on esitelty tuotantojärjestelmiä, tuotantotekniikan kehittämisen osa-alueita, valmistusystävällisyyttä, tuotannonohjausta sekä tuotannon mittareita tuottavuuden kehittämisen näkökulmasta. Diplomityön kokeellisessa osassa tehtiin nykyisten tuotantoprosessien tarkat aikaseurannat. Ensisijaisesti koneistuksen kehittämisellä tavoiteltiin asetus- ja sivuaikojen minimointia sekä tuottavampaa lastuamista. Näin ollen uusien työkalujen sekä koneistusinnovaatioiden löytäminen oli avainasemassa kehitystyössä. Robotisoinnin kehittämisessä tärkeintä on tehokkaampien hitsausprosessien hyödyntäminen, laatutekijöiden analysointi sekä robottiystävällisten konstruktioiden käyttöönotto. Case-esimerkissä näitä menetelmiä pyritään esittämään Normetin volyymituote NT100-rungossa.

Tukkivannesahojen teräpyörien bombeerauslaitteen kehittäminen

Diplomityössä kehitettiin kannettava työstölaite, jolla voidaan bombeerata tukkivannesahojen suuret teräpyörät omilla laakereillaan paikoillaan sahalinjoissa. Teräpyörät kuluvat käytössä, jolloin ne joudutaan työstämään uudelleen muotoonsa useita kertoja vuodessa. Nykyisin pyörien kehäpinnat hiotaan haluttuun muotoon lähes sadan vuoden ikäiseen keksintöön perustuvalla menetelmällä. Menetelmän suurimpina ongelmina ovat saavutettavan bombeerausmuodon heikko tarkkuus, työstötapahtuman hitaus ja puutteellinen työturvallisuus. Kehitetyn bombeerauslaitteen ja -menetelmän avulla parannetaan kaikkia kolmea merkittävää puutetta. Työssä kartoitettiin kattavasti erilaisia mahdollisia työstömenetelmiä, joita voitaisiin käyttää teräpyörien bombeeraukseen. Parhaaksi vaihtoehdoksi osoittautui sorvaus, jonka avulla teräpyörien kehäpinnat saadaan työstettyä tarkasti, nopeasti ja varmasti käyttämällä tavallisia sorvin työkaluja ja uutta ehdotettua kannettavaa sorvia.

Monitoimityöstökeskuksen kokonaistehokkuuden parantaminen kokonaisvaltaisella tuottavalla kunnossapidolla

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutustua kokonaisvaltaisen tuottavan kunnossapidon teoriaan ja soveltaa sitä Abloy Oy Joensuun tehtaalla pilottikohteeksi valittuun koneeseen. Pilottikohteeksi oli valittu uusi Sveitsiläinen Hydromat-monitoimityöstökeskus, jonka kokonaistehokkuutta (OEE) pyrittiin parantamaan kokonaisvaltaisella tuottavalla kunnossapidolla (TPM). Työn kirjallisuusosuudessa tarkastellaan teoriatietoja, jotka liittyvät yleisesti kunnossapitoon ja tarkemmin TPM-toimintaan. Lisäksi käsitellään kunnossapidon mittareita ja tietojärjestelmiä. Työn empiirisessä osassa selvitetään, kuinka TPM-toiminta otettiin käyttöön Hydromat-monitoimityöstökeskuksen osalta. Eniten resursseja käytettiin koneen asetusaikojen lyhentämiseen. Lisäksi koneen käyttäjien itsenäiseen kunnossapitoon siirtyminen kuului työn sisältöön. Työssä on selvitetty myös uuden tuotannon seurantataulun käyttöönotto. Seurantataulusta nähdään useita tuotantotietoja kuten kokonaistehokkuus. Työn merkittävimmät tulokset osoittavat, että asetusajat ovat tällä hekellä hyvin pitkiä tavoitteisiin nähden. Asetusaikojen lyhentyminen halutulle tasolle vaatii koneen käyttäjien pitkän oppimisprosessin sekä optimaaliset toimintaolosuhteet. Lisäksi havaittiin, että uuden toimintamallin esitteleminen ja sen käyttöönotto valmistavassa teollisuudessa on vaativa prosessi.

Mechanical Design of Hydraulic Vise

The general task of clamping devise is to connect the parts to the machining centers so that the work piece could be fixed on its position during the whole machining process. Additionally, the work piece should be clamped easily and rapidly by the machine users. The purpose of this Master’s thesis project was to develop a product design and find out the dimensioning of a hydraulic vise system for Astex Engineering OY, which was taking care of the general principles of product design and development during the design process. Throughout the process, the needs of manufacturing and assembling were taken into consideration for the machinability and minimization of the cost of manufacturing. The most critical component of the clamping devise was modeled by FEM for the issue of strength requirements. This 3D model was created with Solidworks and FEM-analysis was done with Cosmos software. As the result of this design work, a prototype of the hydraulic vise was manufactured for Astex Engineering OY and the practical test.

DFM(A)- aspects for an sma connector design

In this research, manufacturability analysis is made for an SMA connector. Analysis and aspects of applying virtual prototyping for an SMA connector design and manufacturing are also investigated. Special questionnaires for the component and machining are made in order to enable necessary information to ensure DFM(A) –aspects of products. The aspects of easy manufacturing for machining the SMA connector are collected. Material selection is discussed, and manufacturing stages of prototype manufacturing are presented. The main focus of this research is on prototype manufacturing, but also aspects considering volume production are discussed. A special purpose SMA connector is designed for printed circuit board edge mounting.

DFM/DFMA(A) – analysis and aspects of applying systematic engineering for a microwave testfixture design

In this paper, manufacturability analysis and collection of design aspects is made for a microwave test-fixture. Aspects of applying systematic design for a microwave test-fixture design and manufacturing are also analysed. Special questionnaires for the component and machining are made in order to enable necessary information to ensure DFM(A) – aspects of the component. The aspects of easy manufacturing for machining the microwave test-fixture are collected. Material selection is discussed and manufacturing stages of prototype manufacturing are presented.

Rouhintasorvauksen säätöjärjestelmä

Tässä työssä kuvataan menetelmä, jonka avulla on mahdollista sorvausprosessista mitattujen signaalien perusteella muokata lastuamisprosessin parametreja siten, että prosessissa mahdollisesti esiintyvät ongelmatilanteet korjataan. Työ on tehty osana Feedchip-tutkimushanketta ja tukeutuu tutkimushankkeessa aiemmin tehtyyn työhön vaadittavien korjaustoimenpiteiden, signaaleja mittaavien antureiden instrumentoinnin sekä alustavan ongelmatilanteiden ominaispiirteiden signaaleista tunnistuksen osalta. Tämä työ keskittyy esittelemään toiminnot, joiden avulla aiemmat tulokset voidaan koota yhteen kokonaisuuteen. Järjestelmän toiminta edellyttää sen osien toiminnan korkean tason koordinointia. Lisäksi määritellään päättelyjärjestelmä, joka kykenee mitatuista arvoista tunnistettujen ongelmatilanteiden esiintymisasteiden perusteella määrittämään tarvittavat toimenpiteet ongelmatilanteiden poistamiseksi. Kandidaatintyön rinnalla toteutetaan ohjelmisto Lappeenrannan teknillisen yliopiston konepajatekniikan laboratorion sorvausjärjestelmän yhteyteen rakennetun prototyyppilaitteiston ohjaamiseksi.