VADILA-hanke

Tässä hankkeessa päätavoitteena on viedä hitsaus uudelle tasolle ja mahdollistaa laivanrakennuksen ja sähköisen liikkuvuuden ratkaisuja sovellusten edellyttämälle tasolle niin, että tekniikan mahdollisuudet taloudellisesti ja ympäristön kannalta tunnetaan. Hankkeen osatavoitteiden avulla pyritään kattavasti vastaamaan päätavoitteeseen.

Osatavoitteet ovat:
1. Kokonaiskuvan muodostaminen nykyisestä lasertyöstön osaamisesta Varsinais-Suomen teollisuudessa ja osaamisessa olevista aukoista.
2. Useiden teollisuudelle tarkoitettujen workshopien ja sprinttien järjestäminen sovellusideoiden löytämiseksi ja nopeilla käytännön kokeiluilla.
3. Yritystarvelähtöisten geneeristen aiheiden testausta laboratorio-olosuhteissa sovelluksen testaamista varten.
4. Selvitys käsilaserhitsauksen käytön mahdollisuuksia ja rajoituksista valmistavassa teollisuudessa.
5. Laserturvallisuuteen pohjautuvien työpajojen järjestäminen.

Hankkeen toimenpiteet koostuvat seuraavista työpaketeista:

TP 1. Uusien käyttösovellusten ideointi ja testaus
Laseria käytetään useisiin erilaisiin sovelluksiin, joissa työstetään materiaalia. Näitä ei Suomessa ole kokeiltu laajasti ja valmistava teollisuus ei tunnista niistä monia. Kun laserlaite valitaan sopivasti, sillä voidaan tehdä esim. porausta, pistehitsausta ja kiillotusta sekä lisäksi joustavasti erilaisia sovelluksia, joissa materiaalia poistetaan laajemmilta pinnoilta tai tehdään pieniä tarkkoja työstöjä. Tässä työpaketissa haetaan lasertyöstölle uusia erilaisia käyttökohteita. Työ toteutetaan työpajoina, joissa ideoidaan käyttökohteita. Työpajoja valmistellaan yritysten haastatteluilla, jossa hyödynnetään erityisesti vastuullisen johtajan pitkää ja kattavaa alan kokemusta. Työpajojen perusteella muodostetaan sprinttejä ja toteutetaan uudet ideat nopeina kokeiluina. Sprintti on sama kuin nopea kokeilu (esimerkiksi päivän mittainen koe). Sprinttien eli nopeiden kokeilujen jälkeen edetään yksittäisissä hankkeissa sekä kustannus- ja liiketoiminta-analyysien että teknisen valmisasteen kehittämisessä. Näiden nopeiden kokeilujen kautta myös näytetään yrityksille mitä teknologian käyttöönotto ja sovellusten testaus edellyttää ja miten se tehdään turvallisesti.

TP 2. Nykytila-analyysit perinteiselle ja laserhitsausteknologialle
Arvioidaan nykyisin hitsauskäytössä olevia yleisiä hitsaustekniikoita swot-analyysin avulla. Arvioinnissa pohditaan teknologian ympäristövaikutuksia, kustannuksia ja ergonomiaa. Lisäksi haastatellaan teknologian parissa työskenteleviä henkilöitä mahdollisten menetelmän käyttöön liittyvien nykyisten ongelmakohtien selvittämiseksi. Suoritetaan kvantitatiivisia ja kvalitatiivisia arviointeja relevanteilla mittareilla. Osana nykytilanneanalyysiä suoritetaan geneerisiä hitsausparametri testauksia ja muutoksia, kun siirrytään manuaaliseen laserhitsaukseen kaarihitsauksesta manuaaliseen laserhitsaukseen. Hitsaustyön nopeutuessa hitsaukseen käytettävän energian, materiaalin ja apuaineiden kulutus pienenee ja samalla ympäristön kuormitus pienenee.Analysoidaan laserteknologian soveltamisen nykytilannetta benchmarkkauksen, kirjallisuuskatsausten sekä haastattelujen avulla. Tutustutaan laserteknologian nykyisiin käyttökohteisiin suorittamalla vierailuja kohteisiin (esim. telakka- ja autoteollisuus), missä teknologiaa sovelletaan tällä hetkellä. Tällaisia laivanrakennusteknologiaa lähellä olevia kohteita ovat esimerkiksi lentokoneteollisuus.

TP 3. Hitsauskokeet laserilla laboratorio-olosuhteissa
Työpaketissa testataan käsilaserhitsauksen soveltuvuutta erilaisten liitosten ja materiaalien testaukseen. Testaukset suoritetaan Turun yliopiston testilaboratoriossa. Käsinhitsauksen oletetaan soveltuvan useisiin erilaisiin sovelluksiin ja liitoksiin. Tähän asti on pääasiassa esitelty ohutlevyjen hitsaussovelluksia, mutta normaalisti myös järeämpien liitosten hitsausta tehdään käsinhitsauksena ns. monipalkohitsauksena. Tämä sovellusalue avaa laajan kehityskohteen, sillä käsilaserhitsauksen potentiaali näissä sovelluksissa on hyvin suuri, mutta aiheesta ei ole juuri mitään tuloksia. Laboratorio-olosuhteissa tehtävien testien tarkoitus on löytää teknistaloudellisesti tarkoituksenmukaisin tapa hitsata käsihitsauslaserilla niin ohutlevy sovelluksia kuin monipalkohitsaustakin ja selvittää sen suorituskyky ja ympäristövaikutus. Testit simuloivat mahdollisimman tarkkaan laivanrakennusympäristöä. Demonstraatioissa hyödynnetään eri lasereita ja teknologioita. Tavoitteena on testata laitteiden soveltuvuus suunniteltuun käyttötarkoitukseen keskivaikeissa (pienteollisuushallissa) ja vaikeissa (testaus laivalla) olosuhteissa. Selvitettäviä asioita ovat esim. vaadittavan laitteen teho, paino ja koko sekä käsiteltävyys, suorituskyky ja ympäristövaikutukset. Laitteet eivät saa vaurioitua käytössä eivätkä aiheuttaa vaaraa käyttäjille tai ohikulkijoille. Ennen testejä laitteille tehdään riski ja vaurioanalyysi ja laaditaan suunnitelma niistä toipumiseen. Oikeissa olosuhteissa tehtävillä testauksilla pyritään osoittamaan prosessin toimivuus ja maalin kiinnipysyminen ja väsymislujuuksia. Osittain testien mittaristot joudutaan kehittämään tarpeeseen. Testausmenetelmät ovat hitsauskokeita, joissa sovelletaan olemassa olevia kaarihitsauksen standardeja. Koemateriaalina käytetään erilaisia laivanrakennuksen teräksiä ja alumiineja.Työpaketti toteutetaan projektikuukausina: 5-6, 11-12, 17-18, 23-25.TP 4. Hitsauskokeet sähköisen liikkuvuuden sovelluksilla. Sähköisen liikkuvuuden hitsaussovellukset ovat oma erillinen alakohtansa hitsaavassa teollisuudessa. Tässä osiossa testataan laserhitsauksen soveltuvuutta sähköisten liitosten hitsaamiseen. Materiaalit ovat alumiineja, kupareita ja niiden sekaliitoksia. Testaukseen käytetään laajempaa hitsauslaservalikoimaa, mutta tyypillisesti näiden tuotteiden tuotantovolyymit ovat niin suuria, että käsinhitsaus eli tarjoa riittävän nopeaa vaihtoehtoa. Testauksia tehdään suurteholaserilla erilaisilla liikemekaniikoilla, jotka varmistavat riittävän hitsausnopeuden. Nämä sovellukset ovat myös täysin digitaalisia, eli hitsauksen ohjaus ja hitsauksen aikainen laadunvarmistus ovat myös osa testausta. Tuotteet valmistuvat digitaalisen mallin ja digitaalisen ohjauksen kautta ja niiden laatua monitoroidaan digitaalisilla työkaluilla. Tässä työpaketissa testataan myös laitteiden integrointia robotteihin ja mahdollisuuksien mukaan yhteistyörobottiin.

TP 5. Kustannusanalyysi eri teknologioista/niiden käyttöönotosta sekä analyysi uusien teknologioiden optimaalisesta integraatiosta tiedonsiirron näkökulmasta
Kustannusten merkitys on kasvanut huomattavasti ja ne ohjaavat erilaisiin investointihankkeisiin alkavia yhä enemmän. Esimerkiksi elinkaarilaskennassa prosessoidaan kaikki käsillä oleva tieto ja tehdään sitä kautta looginen valinta investoinnille. Laskentaa käytetään löytämään paras tuotto investoidulle pääomalle. Tarkemmin tarkasteltuna elinkaarilaskennan tarkoituksena on etsiä optimoidut kustannukset investoinnille, omistamiselle ja ylläpidolle niiden eliniän aikana, tunnistaen ja valikoiden kaikki ne olennaiset kulut, jotka ovat osana niiden elinkaarta. Tavoitteena on kustannuslaskentaa apuna käyttäen a) tunnistaa ja valikoida kaikki olennaiset kulut (esim. investointi- ja käyttökustannukset), jotka liittyvät laserteknologian käyttöön sekä b) löytää kokonaistaloudellisesti edullisin vaihtoehto laivanrakennuksen sekä sähköisen liikkuvuuden valmistajine kontekstiin (huomioiden reunaehtoina mm. integroinnin sujuvuus). Laajempi pyrkimys on selvittää ja analysoida prosessien digitalisaation tuomia hyötyjä yritysten liiketoimintamalleille esimerkiksi taloudellisesta näkökulmasta (esim. tuottavuus ja tehokkuus) ja prosessien digitalisaation vaikutuksia taloudellisille tarkasteluille. Lisäksi suoritetaan analyysi uusien teknologioiden optimaalisesta integraatiosta tiedonsiirron näkökulmasta sekä selvitetään nettovaikutusmenetelmän soveltuvuus yksittäisen uuden valmistustekniikan käyttöön. Tämä tarkoittaa vaikutusarviointia uusista teknologioista sekä prosesseista. Menetelmiä ovat vaikutus- ja elinkaariarvioinnit sekä muut soveltuvat menetelmät.

TP 6. Viestintä ja tulosten levittäminen
Hankkeen tuloksista laaditaan julkaisu, jossa käydään läpi eri työpakettien tuottamia tärkeimpiä tuloksia. Julkaisu saatetaan laajalle kohdeyleisölle sekä julkaistaan esim. yliopiston julkaisusarjassa. Hankkeessa toteutetaan työpajoja, joissa viestitään hankkeessa tehtävistä toimenpiteistä ja tuloksista. Työpajat toteutetaan esim. koetestauksina KTK-tiloissa. Hankkeen lopussa järjestetään loppuseminaari laajemmalle yleisölle. Hankkeelle perustetaan kotisivut, joissa tiedotetaan hankkeen tapahtumista.