Ohutlevyalan uudet menetelmät

Transkriptio

1 Ohutlevyalan uudet menetelmät Miltä maailma näyttää Nivalan ELME Studion tutkimuksen näkökulmasta 1 Taustaa: Oulun Eteläisen ohutlevyteollisuus Vaativat kotelomaiset ohutlevyrakenteet Valtakunnallisesti merkittäviä ohutlevyn käyttäjiä Globaalin markkinoiden haasteet Kiihkeän kasvun vuosista takaisin kasvuun useampia asiakkaita tiiviimmät asiakassuhteet 1 2 vähemmän tuotteita protoasteen tuotevariantit suuremmat volyymit kustannustehokas jousto Tuotannossa kohti joustavaa massatuotantoa ja kustannustehokkaampaa piensarjatuotantoa 2 Oulun yliopisto, Oulun Eteläisen instituutti 1

2 Taustaa: Globaali kilpailu Kustannukset: Työvoimakustannukset Materiaalikustannukset Energiakustannukset Laitekustannukset Kuljetuskustannukset Verot ja muut kustannukset Työn tuottavuus ja laatu Työvoiman saatavuus Markkinoinnilliset tekijät Koulutustaso Sijainnin merkitys Lainsäädäntö ja tukiaiset Tuotteet: Sarjakoko Valmistusmenetelmät Automatisoitavuus Osa tuotannosta kannattavampaa tehdä muualla! (?) Mitä ja miten tuotteita kannattaa tehdä Suomessa? 3 Taustaa: Suomen kilpailukyky World Economic Forum (WEF): Suomi ohitti Yhdysvallat ja oli maailman kilpailukykyisin maa vuonna Institute for Management Development (IMD) toukokuu 2004: Suomi maailman kahdeksanneksi kilpailukykyisin maa. Yritykset tuottavat tulosta Mahdollisuuksia on! 4 Oulun yliopisto, Oulun Eteläisen instituutti 2

3 Taustaa: Trendejä Tietotekniikan (ja elektroniikan) kehitys Paremmat ohjaus-, suunnittelu- ja valmistusjärjestelmät Itsekonfiguroituvat järjestelmän osat tulossa Tarkemmat ohjaukset ja takaisinkytkennät Halvempia ja tehokkaammin hallittuja prosesseja Valmistusautomaation kehittyminen Joustavat automaatiolinjat Valmistusautomaation hinnan lasku Pienemmät valmistuserät kannattavasti läpi Materiaalit: Sama osa/tuote vaihtoehtoisista materiaaleista Erikoislujien materiaalien käyttö kasvaa Räätälöidyt aihiot, ennen hitsaten nykyisin myös valssaten räätälöidyt Massaräätälöinti ja personointi Massatuotteeista yksilöiksi Tuotteiden pieneneminen Mikro- ja nanotekniikat Massiivisesti rinnakkaiset prosessit Palvelut osaksi tuotetta 5 Ohutlevyalan uudet menetelmät Tavoitteena kartoittaa ja tutkia menetelmiä ja prosesseja, joilla voidaan tehdä tulosta (Suomessa). Kohdealueena ohutlevytuotteet, erityisesti elektroniikan mekaniikka (elme) Keinoina tekniikan seuraaminen, selvitykset, oma tutkimus ja tutkimushankkeiden käynnistäminen Rahoitus: EU (EAKR), /, seutukunnat ja yritykset 6 Oulun yliopisto, Oulun Eteläisen instituutti 3

4 Näkökulmia: Optimoitu ohutlevytuote Tuotteet ja tuotesuunnittelu Valmistustekniikan tarkempi huomioiminen suunnittelussa (virtuaalisuunnittelu ja valmistus) Sarjakoon vaikutus valmistustapaan Vaihtoehtoiset valmistustavat ja materiaalit Toleranssit ja materiaalin käytön optimointi Valmistus: Kustannukset: Henkilöstö, materiaali, työvälineet, energia, Oikea laatu Ali- ja (myös) ylilaatu tappaa Joustavuus: valmistuserien suuruuden huomattavat vaihtelut 7 ELME - valmistusprosessit Tuotemäärät Tuotesarjat alle 100 k kpl Valmistussarjat n k kpl Tuotantoerät n kpl Tekniikka Joustavat rainalinjat (Pivatic, Wemo, Cimsa) Taivutusautomaatiossa nyt myös välimalleja Kokoonpanon ja pintakäsittelyn (kannattava) automatisointi haasteena 8 Oulun yliopisto, Oulun Eteläisen instituutti 4

5 Tekniikkaa - Leikkaus Laserit: Tehot kasvavat vuosi vuodelta Aliakselit tulleet myös laserleikkureihin, helpottaa liikkuvien massojen ongelmia uudet leikkuunopeudet Lujien materiaalien mekaaninen leikkaus Työvälineden muoto ja materiaali Paikallinen lämmöntuonti 9 Tekniikkaa - Muovaus Painomuovaus Joustava piensarjojen muotiton muovausmenetelmä Kuva: Honda Fit (Jazz) auto ja personoitavat peltiosat Taivutusautomaatikassa välitaso robottisärmäyssolun ja taivutusautomaatin välille Suurnopeusmuovauksen paluu Lujien materiaalien muovauksen ratkaisut Paikallinen lämpö koko osan lämmittäminen Kuva: artikkeli New Forming Technology Gives Honda Fit a New Look ( ) 10 Oulun yliopisto, Oulun Eteläisen instituutti 5

6 Tekniikkaa - Liitäntämenetelmät Hitsaus: Tavoitteena hyvä liitos ja kalliin jälkikäsittelyn (hiominen) eliminoiminen Älykkäät oppivat ohjaukset, parempi hitsausenergian hallinta (teho-pulssitus), railonseuranta tulossa vakioominaisuudeksi Plasmapistehitsaus Sekoituskitkahitsaus (FSW) Mielenkiintoinen menetelmä, joskin lisenssit kohtuullisen kalliita Patentoitu 1991 (Englanti), Suomessa vuodeksi Juottomenetelmien paluu: Laserjuotto Mekaaniset menetelmät: perusaineniittauksen uudet versiot pienemmät puristusvoimat, pitempileukaiset ja sirommat työkalut Liimaus ja hybridiliittäminen Kuva: EuroStir projektiesite 11 Yhteenveto Tilanne Suomi on ollut kilpailukykyinen, miten jatkossa? Menossa murroskausi vie vanhan, mahdollistaa uuden Globalisaation uhat ja mahdollisuudet Kannattava tekniikka Joustavuus, Tuotteen ja ympäristön reunaehdot Tulevaisuus Oikeat tuotteet Uudet tuotteet 12 Oulun yliopisto, Oulun Eteläisen instituutti 6

7 ELME STUDIO ELME Tutkimus Oulun Eteläisessä Historia: Teollisuuden tarpeen tyydyttämisestä elektroniikan mekaniikan tutkimus ja kehitysstudioon. KAM/KAOL, tutkimusprofessuuri, Nivalan Teollisuuskylä mukaan, ProMetal, Oulun Eteläisen instituutti ja ELME Studio Tutkimus keskitetty Nivalan ELME Studioon Oulun Yliopiston Oulun Eteläisen instituutin ELME tutkimusryhmä Nivalan Teollisuuskylä Oy:n tuotantostudio; (Elme Studio) Kalajokilaakson Koulutuskuntayhtymän Koulutustehdas (KAOL) Aikuiskoulutuskeskus (AIKU) Nivalan ELME Studio on yksi kolmesta ProMetal verkosto-osaamiskeskuksista Ohutlevyalan uudet menetelmät -projekti tekee tutkimusta sekä valmistelee ja koordinoi projekteja MetLab projekti kehittää palveluja ja ympäristöä Tutkimus yhteistyössä Oulun yliopiston Konetekniikan osaston kanssa Yhteistyössä yritysten ja muiden alan tutkimusta tekevien organisaatioiden kanssa Ohutlevyalan uudet menetelmät -projekti Tavoite: Oulun Eteläisen alueen elektroniikan mekaniikan ja metallialan yritysten menestymisen edesauttaminen kehityksen turvaaminen uuden yritystoiminnan mahdollistaminen jalostusarvon nosto yhteistyöverkostojen luominen kilpailukyvyn lisääminen Keinot: hankevalmistelut yhteisten tutkimus-, tuotekehitys- ja koulutushankkeiden edistäminen oma tutkimus-, ja koulutustoiminta yhteistyöverkostojen luominen aktiivinen ja käytännönläheinen ote aiheeseen Rahoitus: Euroopan aluekehitysaluerahasto,, Oulun Eteläisen seutukunnat ja alueen yritykset Vuoden 2006 loppuun, budjetti noin /vuosi Hallinnointi: Kalajokilaakson koulutuskuntayhtymä KAM Toteutus: Oulun yliopiston Oulun Eteläisen instituutti ja Centria Liittyy ProMetal hankkeeseen ja Pohjois- Pohjanmaan tavoite 1 ohjelmaan Lisätietoja: ja Oulun yliopisto, Oulun Eteläisen instituutti "Ohutlevyalan ELME Studio, uudet Pajatie menetelmät" 5, Nivala, -projekti, FINLAND Projektipäällikkö Kari Mäntyjärvi, Kari.Mantyjarvi@Oulu.fi, kari.mantyjarvi@oulu.fi GSM: ELME Studio: Kehittämispäällikkö (MetLab projekti) Rauno Toppila, Rauno.Toppila@Nivala.fi 14 ELME STUDIO ELME Studion uusi laserlaitteisto: Trumpf TLC 4002 kiekko-tyyppinen diodipumpattu 4.0 kw Yb-YAG laser Ensimmäinen laatuaan pohjoismaissa Hyvä säteenlaatu 8 mm*rad (vrt. lamppupumpattu Nd-YAG 25 mm*rad) Säde menee hyvin ohueen kuituun 200 µm Motoman UP 50N robotti NX 100 ohjaus Tarkkuus ±0,07 mm Varustus 2 kuitua ohjelmallisella vaihdolla Precitec optiikkat hitsaukselle ja leikkaukselle Motoman pyöröpöytä Käyttötarkoitus Tutkimus Koulutus Yrityskäyttö Toimittaja Apricon Oy Integroija Muototerä Oy Rahoitus Oulun Lääninhallitus/, EU (EAKR) Kalajokilaakson koulutuskuntayhtymä KAM Laiteen omistaja on Kalajokilaakson koulutuskuntayhtymä ja laite sijoitetaan Nivalan ELME Studion laserlaboratorioon NITEK taloon. Käyttöönotto viikolla 45/2005 ELME Studion uusi suurnopeustyöstökeskus Alueen konekantaa täydentävä keskikokoluokan koneistuskeskus Hankinta menossa tarjouksien käsittelyvaiheessa Rahoitus: Pohjois-Pohjanmaan liitto EU (EAKR) Nivalan Teollisuuskylä Oy Laitteen omistaja tulee olemaan Nivalan Teollisuuskylä Oy ja laite sijoitetaan Nivalan ELME Studion työvälinelaboratorioon NITEK taloon. Tavoitteena saada laite käyttöön v alusta Lisätietoja: ja Oulun yliopisto, Oulun Eteläisen instituutti "Ohutlevyalan ELME Studio, uudet Pajatie menetelmät" 5, Nivala, -projekti, FINLAND Projektipäällikkö Kari Mäntyjärvi, Kari.Mantyjarvi@Oulu.fi, kari.mantyjarvi@oulu.fi GSM: ELME Studio: Kehittämispäällikkö (MetLab projekti) Rauno Toppila, Rauno.Toppila@Nivala.fi 15 Oulun yliopisto, Oulun Eteläisen instituutti 7