Koneistusteknologia sai alkunsa melko perustoiminnoilla, kun kaikki oli manuaalista työtä muinoin, mutta näillä varhaisilla menetelmillä oli vakavia ongelmia johdonmukaisten tulosten saavuttamisessa. Ihmisten piti tehdä suurin osa työstä itse, mikä tarkoitti sitä, että virheitä tapahtui usein ja tehokkuus ei ollut kovin hyvää. CNC-tekologia muutti kaiken 1900-luvun puolivälissä, kun insinöörit lopulta rakensivat ensimmäiset tietokoneohjaamat koneet viimeistään vuosikymmenen lopulla. Tämän kehityksen kannalta erityisen tärkeää oli se, että tehtävät, joiden hoitaminen vaati aiemmin jatkuvaa manuaalista huolenpitoa, pystyttiin automatisoimaan. Lopputuloksena? Huomattavasti parempi tarkkuus ja tehtaiden osien tuotannon nopeus oli ennennäkemätön. Joidenkin vuonna 2020 julkaistujen tutkimusten mukaan, joista kerrottiin Insight-lehdessä, yli puolet kyselyyn vastanneista työntekijöistä ajatteli, että heidän työnsä voisi säästää noin 240 lisätyötuntia joka vuosi automaation ansiosta. Tämä osoittaa kuinka paljon CNC-järjestelmät ovat parantaneet valmistavien tehtaiden kokonaistuottavuutta yleisesti.
Yksi suurimmista muutoksista koneistushistoriassa tapahtui, kun tehot siirtyivät täysin manuaalisen työn käytöstä tietokoneohjattujen koneiden (CNC) käyttöön. Kaikki, jotka ovat olleet teollisuudessa yli vuosikymmenen, ovat nähneet, kuinka manuaaliset menetelmät käytännössä hävisivät yhdeltä leualta, kun CNC-teknologia tuli käyttöön. Asiantuntijat korostavat jatkuvasti, että nämä automatisoidut koneet muuttivat täysin tavat, jolla osia valmistetaan tehotasolla. Useiden teollisuuskartoitusten mukaan viime kymmenen vuoden aikana suurin osa valmistajista on nykyisin hyvin pitkälti riippuvaisia CNC-varusteista sen sijaan, että käyttäisivät perinteisiä käsin käsiteltäviä työkaluja. Tämän täyden muutoksen tarkastelu vanhoista menetelmistä täysin automatisoituihin CNC-prosesseihin osoittaa, kuinka paljon valmistajat arvostavat jokapäiväistä nopeutta ja tarkkuutta.
Viiden akselin CNC-työstö merkitsee merkittävää edistysaskel verrattuna perinteisiin kolmen akselin järjestelmiin. Sen sijaan, että työstökone liikkuisi vain X-, Y- ja Z-tasossa kuten vanhemmat koneet, näillä edistetyillä järjestelmillä voidaan työstää työkappaleita viiden akselin suhteen yhtä aikaa. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että valmistajilla on enemmän vapautta monimutkaisten komponenttien valmistuksessa, asetusaika lyhenee ja pinnat ovat sileämpiä ilman näkyviä työkalujälkiä. Tämän teknologian vaikutus on ollut suuri muun muassa lentokoneiden ja autojen valmistuksessa. Ajatellaan esimerkiksi turbiinisiiven tai moottorilohkon valmistusta – osia, joiden mittatarkkuuden tulee olla tarkkaa millimetrin murto-osia. Perinteisillä menetelmillä näihin tarvittaisiin useita asetuksia ja erikoistyökaluja, mutta viiden akselin koneilla kaikki voidaan tehdä samanaikaisesti, mikä säästää pitkässä juoksussa sekä aikaa että kustannuksia.
Viiden akselin koneisiin siirtyminen on todella parantanut monien tehdasliikkeiden toiminnan tehokkuutta. Otetaan esimerkiksi ilmailuteollisuus, jossa monimutkaiset osat ovat tavallisia. Näissä liikkeissä on huomattu suuria eroja sen jälkeen, kun ne ovat hankkineet nämä koneet. Jotkut valmistajat sanovat säästävänsä tunteja töistä, jotka kestivät aiemmin päiviä, ja lisäksi valmiit tuotteet näyttävät yleisesti ottaen paremmilta. Myöskään ilmailuyritykset eivät ole yksin. Myös muut monimutkaisen geometrian kanssa työskentelevät teollisuudenalat siirtyvät samalle linjalle. Teollisuuden näkökulmasta viiden akselin CNC-työstö ei ole enää vain ylellinen päivitys. Se on muuttumassa välttämättömäksi varustukseksi jokaiselle liikkeelle, joka haluaa pysyä kilpailukykyisenä nykymarkkinoilla.
Tekoälyn (AI) ja esineiden internetin (IoT) yhdistäminen muuttaa CNC-koneiden toimintaa valmistusteollisuudessa. Älykkäät järjestelmät ennustavat nyt, milloin koneet saattavat epäonnistua ennen kuin ne todella rikkoutuvat, mikä auttaa välttämään kalliita tuotantokatkoksia. Tällainen ennakoiva huolto pitää laitteet toimimaan sileämmin pidemmän ajan. IoT-laitteet keräävät samanaikaisesti kaikenlaista käyttötietoa reaaliajassa, mikä antaa valmistajille paremmat tiedot kokonaiskoneistotehokkuusmittareista (OEE). Yhteydessä olevia sensoreita käyttävät valmistusosastot huomaa, että voivat käyttää resursseja tehokkaammin ja samalla seurata suorituskykyä koko päivän ajan. Joissain tutkimuksissa on ehdotettu, että tekoälyn ja IoT:n integrointi voi lisätä tuotantoa noin 40 % tietyissä sovelluksissa. Mitä näemme, on perinteisten valmistustilojen vähitellen muuttuvan älykkäiksi tehtaille, joissa CNC-koneet eivät vain toimi itsenäisesti vaan kommunikoivat muiden järjestelmien kanssa tuotanto-ohjelmien optimoimiseksi ja hävikin vähentämiseksi.
CNC-työstön tarkkuus ja nopeus riippuvat paljon työkalujärjestelmien nykytilasta. Uudet työkalumateriaalit, kuten keraami ja kovametalli, mahdollistavat huomattavasti korkeammat työstönopeudet. Tämä lyhentää osien valmistusaikaa ja parantaa samalla tuotteiden laatua. Näiden uusien materiaalien erottuva ominaisuus on niiden kestävyys kulumisessa ja lämpöshokkeissa, mikä vähentää tarvetta pysäyttää tuotantoa työkalujen vaihtamiseksi. Kun yritykset siirtyvät käyttämään näitä edistyneempiä työkalujärjestelmiä, pinta-ala ja valmistusaikojen lyheneminen paranee. Esimerkiksi autoteollisuudessa viikkojen valmistusaikoja on saatu lyhennettyä ilman, että komponenttien tarkkuusvaatimukset kärsivät. Samoin ilmailuteollisuudessa, jossa toleranssit ovat erittäin pieniä, voidaan silti saavuttaa yhdenmukaisesti vaadittu laatutaso kiitos näiden paransuoritettujen työkaluratkaisujen.
CNC-tekniikka on noussut tärkeäksi tekijäksi valmistuksen viherrymisessä parantamalla resurssien käyttöä ja vähentämällä jätteen muodostumista. Olemme nähneet runsaasti parannuksia viime aikoina, koneista jotka käyttävät virtaa säästeliäästi asemesta että niitä jotka kuluttavat sitä runsaasti, tehtaille jotka vaihtavat perinteisiä materiaaleja kohti sellaisia jotka todella voidaan kierrättää. Todellinen hyöty tässä ylittää ympäristövaikutusten vähentämisen, nämä muutokset sopivat hyvin yhteen siihen mitä koko maailma pyrkii saavuttamaan kestävyystavoitteilla. Viime aikoina julkaistussa tutkimuksessa mainittiin (en muista onko se ollut Global Ecolabel Networkin tai jonkin muun ryhmän tekemä) että jotkin näistä energiatehokkaista CNC-rakenteista leikkasivat tehtaan energiakuluja noin 20 prosentilla. Suurin osa alalla työskentelevistä on samaa mieltä siitä että vihertyminen ei ole enää valinnanvarainen tekijä valmistajille jotka suuntaavat tulevaisuuteen. Kestävyyskehityksen ollessa yhä suurempaa keskustelunaihetta eri toimialoilla, kannattaa odottaa vielä enemmän luovia tapoja joilla CNC-tekniikka edistää ympäristöystävällisiä valmistusratkaisuja.
CNC-työstökonesegmentin markkinoilla on ollut nopeaa kasvua vuosina 2023–2030 viimeisimmän datan mukaan. Research Markets arvioi, että globaalin CNC-koneistusmarkkinan arvo oli noin 55,1 miljardia dollaria vuonna 2022, ja sen ennustetaan nousevan noin 85,2 miljardiin dollariin vuoteen 2030 mennessä, jolloin vuosittaiseksi kasvuksi muodostuu noin 5,6 prosenttia. Mikä sitten ajaa tätä kasvua? Eri alojen valmistajat tarvitsevat yhä tarkempia työstöratkaisuja. Autoteollisuus, ilmailu- ja avaruusteollisuus sekä elektroniikkakomponentteja valmistavat yritykset kohtaavat erityisesti merkittäviä muutoksia. Tämä kasu saapuu suurelta osin teollisuuden 4.0 ja älykkäiden tehdasratkaisujen myötä, joissa CNC-tekniikka on keskeinen tekijä laadun takaamiseksi samalla kun valmistuskustannuksia hallitaan.
Kasvu, jota tällä hetkellä näemme, johtuu useista suurista maantieteellisistä alueista. Otetaan esimerkiksi Yhdysvallat, jonka markkina-arvon ennustetaan olevan noin 10,4 miljardia dollaria. Sitten on Kiina, jossa ennusteet osoittavat sen saavuttavan noin 20 miljardin dollarin arvon vuoteen 2030 mennessä, kasvaen vuosittain noin 7,2 prosenttia. Kasvu ei rajoitu vain näihin kahteen. Myös koko Aasia ja Tyynenmeren alue, mukaan lukien Intia, Australia ja Etelä-Korea, vaikuttavat lupaavalta, ja arvioiden mukaan tämä alue saattaa yksinään saavuttaa noin 15,3 miljardia dollaria saman ajanjakson kuluessa. Mikä tekee kaiken tämän mahdolliseksi? Valmistajat näillä alueilla hyväksyvät yhä enemmän CNC-tekniikkaa eri tuotantoprosessien yhteydessä, mikä näyttää ajavan eteenpäin merkittävää markkinoiden laajenemista.
CNC-automaatio muuttaa tehtaiden toimintaa ja sitä, minkälaisia työntekijöitä ne tarvitsevat. Nykyään yritykset haluavat ihmisiä, jotka hallitsevat tietokoneohjattujen koneiden käytön ja voivat hoitaa erilaisia ohjelmointitehtäviä. Puhumme ihmisistä, jotka osaavat selvittää ongelmia, kun monimutkaiset koneet tai ohjelmistopaketit eivät toimi kunnolla. Exactitude Consultancy teki äskettäin tutkimuksen, jossa havaittiin alan kvalifioidun työvoiman todellinen puute. Tämä tarkoittaa, että valmistajien on syytä investoida koulutusohjelmiin, jos ne haluavat pysyä tuotantovaatimusten ja eri valmistuspaikkojen laadullisten standardien tasalla.
Eri alojen valmistajat tekevät yhteistyötä korkeakoulujen ja teknisten oppilaitosten kanssa luomaan koulutusohjelmia, jotka vastaavat nykyisten CNC-työpajojen tarpeita. Tavoitteena on varmistaa, että työntekijät hallitsevat koneiden käytön, näihin järjestelmiin liittyvän ohjelmoinnin sekä laitteiden huollon ja ylläpidon. Koska modernit CNC-laitteet kehittyvät yhä älykkäämmiksi, erityisesti tietojenkäsittelyn tehostumisen myötä tekoäly- ja internettiin liittyvien teknologioiden vaikutuksesta, yritykset tarvitsevat työntekijöitä, jotka ymmärtävät sekä laitteiston että ohjelmisto-osapuolet. Tämä kasvava tarve tarkoittaa sitä, että tehtaiden ja oppilaitosten välillä todennäköisesti lisääntyy yhteistyötä tulevina vuosina, jotta voidaan helpottaa siirtymistä perinteisestä työmarkkinasta uusiin oloihin.
Tarkan tuloksen saavuttaminen valmistuksessa riippuu todella hyvistä metalliin työstöpalveluista, joiden ytimenä on CNC-tekniikka. Kun työstöt tehdään esimerkiksi CNC-jyrsimällä tai edistetyllä tekniikalla kuten 5-akselisella koneistuksella, saavutetaan erinomaiset tarkkuus- ja joustotason tasot. Nämä koneet pystyvät käsitellään lähes kaikenlaisia metalleja, vaikka työ olisi monimutkaista. Mielenkiintoista on, kuinka uudet materiaalit muuttavat jatkuvasti työstömahdollisuuksia nykypäivän konepajoissa. Mitä paremmin ymmärrämme eri seoksia ja niiden ominaisuuksia, sitä älykkäämmiksi lähestymistavat muuttuvat. Otetaan esimerkiksi autoteollisuus ja lentokonevalmistajat. Ne luottavat vahvasti laadukkaaseen koneistukseen, koska jokaisen osan on istuttava täydellisesti. Myös konepajat raportoivat todellisia parannuksia. Hävikin vähentyminen ja lyhyemmät toimitusajat tarkoittavat, että yritykset säästävät kustannuksia ja samalla toimittavat osia, jotka täyttävät tiukat määritykset. Siksi monet yritykset sijoittavat edelleen näihin huipputeknisiin työstömahdollisuuksiin huolimatta alkuinvestointien kustannuksista.
Ilmailuala turvautuu vahvasti ilmailuteollisuuden keraamisiin materiaaleihin, koska niiden täytyy kestää ääriolosuhteita, joita tavalliset materiaalit eivät yksinkertaisesti kestä. Tietokoneohjattu (CNC) koneistus on erittäin tärkeä osa kaikkien niiden monimutkaisten osien valmistuksessa, joita lentokoneisiin ja avaruusaluksiin tarvitaan. Nämä koneet leikkaavat metalleja erittäin tarkasti noudattaen tiukkoja ilmailun sääntöjä ja määräyksiä. Kun on kyse siitä, pysyvätkö materiaalit kestävinä ajan kuluessa, CNC-työpajat testaavat asioita, kuten metallin vetolujuutta ja sen kykyä kestää rasitusta romahtamatta. Koko ala perustuu sertifikaatteihin, kuten ISO- ja ANSI-standardeihin, joiden mukaan valmistajat ovat saavuttaneet tietyn tason laatuvaatimukset. Kaikille, jotka toimivat ilmailuteollisuuden valmistuksessa, näiden CNC-koneiden oikeanlainen käyttö on käytännössä välttämätöntä, koska niin moni kriittinen komponentti on riippuvainen niiden täsmällisistä mitoista ja rakenteellisesta lujuudesta.
Nykyään yhä useampi ihminen hankkii kotikoneita, kuten CNC-koneita, koska ne vievät vähemmän tilaa ja niiden käyttö on itse asiassa melko helppoa. Tämä sopii hyvin kotona tai pienten työpajojen yhteydessä tehtäviin pienempiin projekteihin. Erityisen mielenkiintoista on se, että näillä koneilla voidaan toteuttaa tarkkaa valmistusta myös harrastajien ja paikallisten yrittäjien käyttöön – jotain mitä ei aikaisemmin ole ollut mahdollista ilman suuria tehtaita ja kustannuksia. Teknologia on myös kehittynyt huomattavasti: nykyisin koneissa on helppokäyttöisiä käyttöliittymiä, parantunutta turvallisuutta sekä jopa malleja, jotka voidaan liittää langattomasti älypuhelimiin. Toimialan asiantuntijat ennustavat, että kotikäyttöisten CNC-koneiden kysyntä kasvaa tulevina vuosina, vaikka tarkkaa arviota siitä, kuinka nopeasti eri markkinat hyväksyvät ne, ei voida tehdä. Niille, jotka jo käyttävät näitä työkaluja, on syntynyt yhteisöjä, jotka vaihtelevat yhteiskäyttöisistä työpajoista, joissa jokainen tuo omaa projektiaan, keskusteluryhmiin netissä, joissa jaetaan vinkkejä ja ratkaistaan ongelmia yhdessä.
Hybridivalmistus yhdistää vanhat menetelmät uusiin lisääviin tekniikoihin, ja tämä yhdistelmä muuttaa sitä, kuinka tuotteet valmistetaan tehdasalueilla. Mikä tekee näistä järjestelmistä erottuvia? Ne antavat tehtaille enemmän joustavuutta siirtyä eri tuotantotarpeiden välillä ja vähentävät samalla materiaalien hukkaa. Otetaan esimerkiksi DMG Mori, jolla on vuosien kokemus hybridijärjestelmien käytöstä, jolloin tyhjä aika eri töiden välillä on vähentynyt ja monimutkaisten osien valmistustulokset ovat parantuneet huomattavasti. Tulevaisuudessa suurin osa teollisuusanalyysteistä ennustaa merkittävää kasvua CNC-tehtaiden siirtyvän hybridimenetelmiin seuraavien vuosien aikana. Käytännön kokemuksista käy ilmi, että hybridijärjestelmiin siirtyneet tehtaat ilmoittavat nopeammat toimitusaikojen lyhentymisestä ja alhaisemmista hylkäysprosenteista. Vähentävien ja lisäävien menetelmien yhdistämällä valmistajat eivät vain pysy trendien mukana, vaan he asettavat uusia standardeja sille, mitä nykyaikaisissa työpajoissa voidaan saavuttaa.
EN
