Tarkkuus metallivalmisteessa tarkoittaa, että komponentit sopivat siihen, mitä ne tarvitsevat. Tämä on tärkeää lentokoneiden ja autojen toimimisessa. Otetaan esimerkiksi ilmailuteollisuus. Ne ovat tiukkoja, joskus jopa 0,0005 tuumaa. Jos se on noin 0,002 tuumaa, niin pieni hiuskin voi aiheuttaa vakavia ongelmia. Kun osat eivät täytä näitä vaatimuksia, koko järjestelmä voi epäonnistua katastrofaalisesti. Autokäyttöön liittyen polttoainesiirtimet tarvitsevat paljon tarkkoja mittoja. Ilman tällaista tarkkuutta moottorit eivät toimi kunnolla, ja päästöjen hallinta on paljon vaikeampaa.
Pienetkin virheet johtavat merkittäviin seurauksiin:
CNC-tekniikka muutti peliä metallinkäsittelytehtaissa yleisesti mahdollistaen tarkkuustavoitteisiin pääsemisen aina 0,1 %:iin asti. Näiden tietokoneohjattujen järjestelmien tarkoituksena on juuri eliminoida ne vaivattomat ihmisen tekemät virheet, jotka syntyvät manuaalisen työn aikana. Ennalta ohjelmoitujen polkujen ohjatessa leikkaustyökaluja, vaikkapa monimutkaiset muodot alumiinista tai ruostumattomasta teräksestä saadaan täsmälleen oikein piirustusten mukaisesti. Jotkut edistyneet moniakseliset koneet voivat olla todella tarkkoja, joskus saavuttaen plus- tai miinusarvon aina 0,005 millimetriin asti. Tällainen tiukka toleranssi on erittäin tärkeää lentokoneiden tai lääkinnällisten laitteiden osien valmistuksessa, joissa kaikkien osien on koottava täydellisesti ilman minkäänlaista rakoja tai epäkohdantekoa.
Nykyään laserleikkurit ja plasmajärjestelmät ovat erittäin hyviä pitämään tiukat mitat, erityisesti kun niillä tehdään monimutkaisia muotoja levymetalleista. Otetaan esimerkiksi kuitulaserit, joiden leikkuuruopus on noin 0,1 mm:n tuntumassa, mikä tarkoittaa, että vähemmän metalliromua kuluu hukkaan. Samalla nämä koneet pystyvät silti liikkumaan melko nopeasti, leikaten nopeuksilla, jotka lähestyvät 150 metriä minuutissa, vailla laatutappioita. Kun valmistajat yhdistävät tällaiset laitteet älykkääseen viimeistelyohjelmistoon, materiaalinsäästö paranee tyypillisesti noin 15 %. Tämä tarkoittaa todellisia säästöjä projekteissa, mikä on tervetullutta liiketoiminnan kannalta.
Näköjärjestelmiin varustetut automaattisäätötyösolut takaavat yhtenäiset hitsaussaumat, myös suurten sarjojen tuotannossa. Ratojen korjausohjelmistolla varustetut robottikädet saavuttavat sijainnin tarkkuuden ±0,02 mm, vähentäen virheitä, kuten huokosuutta, 60 % verrattuna manuaalisiin menetelmiin. Tämä tarkkuus on elintärkeää autoteollisuuden kehysten ja paineastioiden rakenteellisessa lujuudessa.
Parhaat valmistusliikkeet alkavat näissä päivissä integroida sensoreita ja tekoälypohjaisia analyyseja suoraan koneistusprosesseihin. Viime vuonna julkaistun tutkimuksen mukaan tarkkaa koneistusta alalla, kun koneet voivat korjata virheitä niiden tapahtuessa, valmistajat huomaavat noin 40 prosentin laskun hylättyjen materiaalien määrässä, koska järjestelmä säätää esimerkiksi leikkuutyökalun liikkeen nopeutta tai sen käyttämää voimaa. Näiden takaisinkytkentäjärjestelmien arvon lisäävänä tekijänä on niiden kyky säätää itsestään vanhuneet työkalut tai muutokset, joita lämmön kertyminen aiheuttaa pitkien työvuorojen aikana. Tämä pitää osat tarkkojen toleranssien sisällä jopa viikon mittaisen jatkuvan toiminnan aikana ilman ihmisen väliintuloa.
Laadunvalvonta metalliosien valmistuksessa riippuu todella tarkkojen mittausvälineiden käytöstä. Kun kyseessä ovat tiukat mittatoleranssit, manuaaliset työkalut, kuten työntömitat ja mikrometriruuvi, ovat edelleen käyttökelpoisia, erityisesti komponenttien tarkistuksessa, joiden tarkkuuden tulee olla noin 0,001 tuuman tarkkuudella. Myös digitaaliset mittarit ovat omalla sijallaan, etenkin koska ne voivat tallentaa mittaukset heti, mikä auttaa seuraamaan mitä on tehty missäkin. Monimutkaisiin muotoihin soveltuvat suuremmat laitteet. Koordinaattimittauskoneet eli CMM:t yhdistävät kosketuspäät optisiin antureihin saadakseen lähes täydellisiä mittaustuloksia, noin 99,9 prosentin tarkkuudella. Nämä koneet vertaavat valmistettuja osia tietokoneen 3D-suunnitelmia vastaan varmistaakseen, että kaikki osuu kohdalleen.
Laadunvalvonta nojautuu nykyään voimakkaasti automatisointiin eri tuotantovaiheissa. Kun valmistajat tarkistavat osia niiden valmistuksen aikana, erityisesti laserin mittausjärjestelmien avulla, niin kokovirheet havaitaan aikaisin. Näin ongelmat voidaan korjata ennen kuin ne kasvavat suuremmiksi ongelmiksi, mikä vähentää hylkäysmateriaalia jopa 18–25 prosentilla verrattuna siihen, että korjaustyöt tehdään vasta valmistuksen jälkeen. Sellaisiin tuotteisiin, joiden tulee kestää painoa tai raskaita kuormia, yritykset käyttävät erikoistestejä, jotka eivät vahvista itse tuotetta. Tällaisia ovat esimerkiksi ultraääniläpäisyysmittaukset, joiden avulla voidaan tarkastella metalliosien sisäosia tai värikäs nestetesti, joka paljastaa piilevät murtumat. Näillä menetelmillä varmistetaan rakenteiden turvallisuus ilman, että niitä tarvitsee ensin rikkoa, mikä on erityisen tärkeää, kun kyseessä on turvallisuus.
Tämä monikerroksinen lähestymistapa takaa ASME Y14.5 -standardien noudattamisen sekä asiakasspesifisten vaatimusten täyttymisen ilmailussa, autoteollisuudessa ja lääkintälaitteiden valmistuksessa.
Tarkat asennusominaisuudet vaativat tiukempia toleransseja kuin toimimattomat osat. Kiinnikkeiden liikettä varten tarkkuus voi vaatia ±0,002 tuumaa, kun taas ilmanvaihtoreiässä sallitaan ±0,020 tuuman vaihtelut. GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) -periaatteiden käyttö varmistaa valmistajien oikean tulkinnan sijaintitoleransseista – määrittämällä MMC (Maximum Material Condition) pressausosille estetään kokoamisvirheitä.
Sillä, että AISI 304 -ruostumaton teräs on noin 40 prosenttia helpompi työstää kuin titaani, on todella vaikutusta siihen, miten lähestymme CNC-työstöä. Kun insinöörit kokoontuvat valitsemaan materiaaleja, he välttävät niitä klassisia virheitä, joissa joku voisi suositella alumiinia käytettäväksi sellaisessa kohteessa, joka joutuu kestämään äärimmäistä kuumuutta, vaikka todellisuudessa Inconel-seokset olisivat selvästi sopivampia. Näistä yhteistyötilaisuuksista johtuu myös mielenkiintoisia yhdistelmiä. Näemme paljon liikkeitä, jotka yhdistävät monimutkaisten suunnitelmien valmistukseen laserleikkausta ja rakenteellisten taivutusten valmistukseen perinteisiä taivutuskoneita käyttäen. Näinä päivänä on tavallista, että nämä hybridimenetelmät syntyvät juuri niissä tiimityöskentelytilaisuuksissa, joissa jokainen tuo taululle erilaista osaamistaan.
Kun koostat hankintapyyntöasiakirjaa, älä unohda sisällyttää materialesitteitä, kuten ASTM A36 -standardit. Pintakäsittelyvaatimukset ovat myös tärkeitä, joten esimerkiksi Ra-arvo, joka on pienempi tai yhtä suuri kuin 32 mikrotuuma, kannattaa varmasti sisällyttää. Älä myöskään sivuuta tarkastustietoja – CMM-tarkistus, joka kattaa kaikki kriittiset ominaisuudet, on järkevä useimpiin projekteihin. Olemme itse nähneet tietoja, joissa RFQ-asiakirjoissa, jotka selkeästi määrittelevät toleranssivaatimukset, yrityksillä on noin puolet vähemmän laatuongelmia myöhemmin. Puhuaksemme asioista, joihin kannattaa suhtautua varhain, kannattaa mainita myös toissijaiset valmistusprosessit jo alkuvaiheessa. Ota esimerkiksi passivointi – se vie noin 2–3 päivää lisäaikaa valmistuksessa, mutta estää osien pettämistä ennenaikaisesti korroosion vuoksi. Vähäinen suunnittelu tässä vaiheessa voi säästää paljon päänsärkyä myöhemmin.
Kun etsitään hyvää metallintekopartneria, kolme pääasiaa kannattaa tarkistaa. Liikkeen tulee nykyisin olla varustettu ajantasaisella kalustolla. Kannattaa etsiä paikkoja, jotka käyttävät CNC-koneita, laserleikkureita ja robottihehkutusta, koska tämä auttaa heitä saavuttamaan tiukat toleranssit noin ±0,005 tuumaa. Myös sertifikaatit ovat tärkeitä. Useimmille vakaville ostajille ovat tärkeitä ISO 9001 -laadunormit ja AWS D1.1 -hitsaussertifikaatit, joita yli kaksi kolmannesta teollisista asiakkaista pidättävät tärkeänä viimeisimpien kyselyjen mukaan. Äläkä unohda tarkistaa, minkälaisia projekteja he ovat aikaisemmin hoitaneet. Valmistajat ilmoittavat, että lähes yhdeksän kymmenestä haluaa kumppaneiksi sellaisia, jotka hallitsevat toimialansa erityispiirteet. Miksi? Koska kun valmistaja tekee tarkkuusosissa virheen, se voi merkittävästi vaikuttaa lopputuloksen kustannuksiin, lisäten tuotantosarjojen kustannuksia 18–22 prosentilla tutkimustiedon mukaan Ponemonin viimeisimmän tutkimuksen mukaan.
Kun työskennellään erittäin monimutkaisilla suunnitelmilla, jotka vaativat tarkkuutta millimetrin murto-osissa, noin 8:sta 10:ssä insinööristä suositellaan yhteistyötä valmistajien kanssa, jotka erikoistuvat monimutkaisiin töihin. Tällaisilla liikkeillä on sekä kalliit laitteet että tarvittava osaaminen ratkaista ongelmia, jotka tulevat valmistuksen aikana, kuten alumiiniosien vääristymistä lämmön vaikutuksesta tai ruostumattomien teräskomponenttien odottamatonta kiertymistä prosessoinnin jälkeen. Todellisten projektien lopputuloksia tarkastellessa tulee mielenkiintoinen havainto – yhteistyössä näiden erikoistuneiden kumppaneiden kanssa tehtyjen projektien koko-ongelmat ovat noin 40 prosenttia vähemmän kuin projekteissa, joita on käsitelty tavallisilla valmistajilla. Tällainen suoritus on selvästi selittänyt, miksi monet ammattilaiset vaativat valmistajilta kokemusta juuri heidän alallaan.
Tärkeimmät kumppaninvalinnan kriteerit (2024 kyselytulokset)
EN
