SARJASSAMME NOSTOJA K2019-MESSUILLA NÄHDYSTÄ

OSA 1: DIGITALISOITUVA KONETEKNIIKKA

Teksti: Jukka Silén Kuvat: Jukka Silén (jollei toisin mainittu)

Häät häipyy, vieraat vähenee. Näin on taas kerran käynyt – Düsseldorf on hiljentynyt erittäin aktiivisen kahdeksan päivän jälkeen muovien osalta. Kaikkien odottama messujuna suuntaa nyt kohti vuotta messuvuotta 2022 uusine haasteineen. Joita kyllä riittää – siitä ympärillämme oleva yhteiskunta päättäjineen pitää huolen.

Messuraporttimme jakaantuu useampaan osaan. Näin siksi, että olisi ollut kovin raskasta niin tekijöille kuin lukijoillekin ahtaa lehden sivut täyteen pelkkää K2019-asiaa. Siksi esittelemme tällä kertaa yleisiä asioita messuilta sekä keskitymme tekniikkaosiossa konetekniikkaan. Sarjamme jatkuu sitten seuraavassa numerossa, kun vuoron saavat muut muovialan toimijat.

Tämä kolmivuotinen jaksotus ohjaa koko alaa, kaikkia muoviteollisuuden toimijoita, mutta erityisesti se näkyy yritysten tuotekehityksessä. Düsseldorfiin ei tulla esittelemään tuttua ja turvallista – toki niitäkin – vaan uusinta uutta pitää olla esillä.

Mitä uutta yrityksellänne on tarjota K-messuilla tällä kertaa?

Jukka Silén (rutinoitunut messukävijä, vakiokysymys – se ainoa pakollinen)

Toinen trendiasia on yhteistyökumppanien tai asiakkaan mukaan ottaminen. Muovitekniikkaan – vaikkapa koneiden valmistukseen – liittyy paljon erityisosaamista, joten koko kehitystiimin on hyvä olla esillä. Erityisesti digitalisaation ja automaation lisääntyminen tuo tätä trendiä enemmän esille. Ja myös asiakas omine näkökulmineen. Mitä olisi vaikkapa muoviraaka-aine ilman iloista ja tyytyväistä loppukäyttäjää onnistuneine tuotteineen? Ei kai kukaan enää osta mitään ilman asianmukaisia referenssejä?

Kestävää, kestävämpää ja kiertotaloutta

Tämänvuotinen K-messu oli suuntautunut muovialaa ajatellen trendikkäästi kestävän kehityksen teemoihin. Erityisenä painotuksena messuilla oli kiertotalouden teema. Hiilijalanjäljen pienentäminen oli vahvasti esillä niin raaka-aineista kuin koneista ja laitteista puhuttaessa. Kierrätys ja muovijätteen käsittely ovat kerta kerran jälkeen merkittävämmässä roolissa.

Circular Economy is “Hottest Ticket” for the Global Plastics and Rubber Industries.

K2019-messut sivuillaan

Muita ajankohtaisia teemoja messuilla olivat

• Teollisuus 4.0
• Kestävän kehityksen muovit
• Järjestelmien integrointi
• Nuoret osaajat

K 2019-messuilla kävijöitä kiinnosti erityisesti muovien kierrätys ja siihen liittyvät järjestelmät, kestävät raaka-aineet sekä resurssitehokkaat prosessit. Investointivalmiudet eivät näyttäisi pienentyneen edelliskertoihin verrattuna. Tosin tarkkoja lukuja tai muita määritteitä ei voida esittää – vain arvioita. Voidaan kuitenkin todeta, että selkeä halu tehostaa toimintoja kestävämpään suuntaan ja uusimpiin teknologioihin oli havaittavissa K 2019-messuilla. Ja tämä vieläpä lähitulevaisuudessa.

Tosin on myönnettävä, että tiettyä epävarmuutta oli myöskin esillä. Muoviala kokonaisuudessaan toivoo parasta, mutta varautuu pahimpaan. On erittäin vaikeaa sanoa, kuinka muutokset maailmankaupassa vaikuttavat alan kehittymiseen ja investointivalmiuteen yrityksissä. Toisaalta vaatimukset energiatehokkaista ratkaisuista mm. autojen osalta voisivat nostaa juurikin muovien käytön entistä enemmän esille erittäin potentiaalisena materiaaliryhmänä.

Konevalmistajien osastoilta poimittua

Digitalisoituva ja kaikin tavoin automatisoituva sekä muutenkin tehostuva konetekniikka. Siinä on meille mahdollisuus – monin tavoin. Vain sen avulla luomme perustan – päivän suosikkitermiä käyttäen – ”boostata” valmistusmenetelmiämme kohti tuottavampaa liiketoimintaa.

K2019-messuilla sinne osallistuneet konevalmistajat vastasivat edellä esitettyihin teemoihin. Nykytilanne on tunnistettu ja tulevaisuuden vaatimukset sekä mahdollisuudet tiedossa. Kehitystoimet etenevät kovaa vauhtia suuntana kestävä muovitekniikka.

1. Digitalisaatio. Tämän päivän digitalisaatio ei ole tietotekniikan munkkilatinaa tai koodaamista, ei myöskään vaikeita differentiaaliyhtälöitä. Se on – ja sen ehdottomasti pitääkin olla – helppokäyttöisyyttä ja muoviosaajan ”käteen sopivaa” tietotekniikkaa.

Tuotteen valmistuksessa digitalisaatio saa automaation toimimaan, tuotteet valmistumaan oikeammin ja ennen kaikkea tarkemmin. Näin on vaikkapa muovisten linssien valmistuksessa. Prosessin simulointi, ennakoitavuus, seuranta, säätö – siinä prosessin tekijöitä, joissa kaikissa voimme digitalisaation keinon vaikuttaa tuotteen valmistumisen koko ajan tuottavammin ja laadukkaammin. Digitalisaation avulla myös yhdistämme tuotteiden valmistusprosessit tehtäväksi mahdollisimman yksinkertaisesti monimutkaisista/vaiheisista prosesseista pois päästen.

Digitalisaatio tulee mukaan koko ajan enemmän myös osana muovituotteita. Erilaiset elektroniikan komponentit – esimerkiksi painettu elektroniikka -’ ovat jo nyt suhteellisen yleisiä inserttenä valuun lisättäviä. Tämä voi olla kovin haasteellista muovituotteen konvertoijalle, mutta myös konevalmistajalle. Tuotteen valmistettavuuden varmistaminen ja laadun säilyminen koko valmistusprosessin ajan ovat kärkipäässä myös konevalmistajan vaatimuslistalla.

2. Teollisuus 4.0 on digitalisaatiota parhaimmillaan. Koko tuoteprosessi saadaan toimimaan mahdollisimman optimaalisesti jokaiselta osaltaan – eikä yksinomaan teknologiavaiheiden osalta. Sinänsähän Teollisuus 4.0 ei ole mitään uutta esimerkiksi ruiskuvalukoneissa tai -tuotannossa, mutta paljon opittavaa ja kehitettävää meillä on.

3. Kestävän kehityksen muovit. Kierrätettävät, biolaadut, kokonaan uudentyyppiset muovit – nämä kaikki ovat tulleet osaksi jokapäiväistä tuotantotoimintaa muovien muuttuessa raaka-aineesta tuotteeksi. Tämä kehityssuunta on ”must-tyyppiä, se tulee vahvistumaan tulevaisuudessa. Yhä useammin käytetty raaka-aine tulee tästä ryhmästä.

Aivan vanhojen kaavojen mukaan ei uusien raaka-aineisiin siirtyminen tai käyttö välttämättä kuitenkaan suju. On otettava huomioon, että muovi voi käyttäytyä erilailla verrattuna vanhaan öljyperäiseen laatuun jokaisessa osassa ruiskuvalua – aina hopperista muottipesään. Esimerkiksi kierrätys voi muuttaa polymeerirakennetta esimerkiksi ketjuja katkomalla.

Tähän haasteeseen pitää myös konevalmistajan olla valmis vastaamaan. Prosessin tuntemus ja seurannan tehostaminen ovat keskeisessä roolissa. Ja koneiden kehittäminen asiakkaan toiveiden mukaisesti.

4. Järjestelmien integrointi. Koneet ovat kehittyneet valtaisasti, Erilaisia järjestelmiä on jo nyt integroitu koneisiin niin prosessin seurantaan ja säätöön, laadunvalvontaan sekä dokumentaatioon liittyen. Tämä kehitystrendi tulee voimistumaan.

Tämän päivän koneisiin sisältyy yhä useammin laitteita ja järjestelmiä, jotka helpottavat ja tehostavat tuotantoa ja koneiden toimintoja. Moderni ruiskuvalukone esimerkiksi osaa tehdä korjaavia toimenpiteitä kesken ajon. Samoin mitata ja optimoida. Valmiita järjestelmiä saa jo ”kaupan hyllyltä”,

Robotiikkaa, automaatiota, hybridirakenteita, kokoonpanoa, työvaiheiden yhdistämistä. Tuotannon helpottaminen ja tehostaminen ovat jo tätä päivää. Perinteinen ruiskuvalu on jo nyt saanut uusia ulottuvuuksia.

Seuraavaan on koottu yhteenvetoa ruiskuvalun konevalmistajien messuosastoilla K2019:n aikana nähdystä ja koetusta. Kirjoitus on – se myönnettäköön – hyvin subjektiivinen perustuen kirjoittajan ajatusmaailmaan sekä odotuksiin alan kehittämiseksi, mutta antaa kuitenkin käsityksen K2019-messuilla esiteltyihin uutuuksiin. Ja näin ollen pohjan jatkokeskusteluille.

KRAUSSMAFFEI: Puhdastila rakentuu ruiskuvalukoneen ympärille

Kuvassa KraussMaffeita Suomessa edustava Osmo Rautuoja, Polyservice Oy.

Itse asiassa kyseessä ei olekaan perinteinen ruiskuvalukone, vaan jotain paljon enemmän. Kyseinen PX 25 on tuotantosolu, jossa on toimiva puhdastila. Kokonaisuutta täydentää tiedonkeruu- ja optimointijärjestelmä APC-Plus. Ruiskuvalukone soveltuu erinomaisesti lääketeollisuuden tuotteiden valmistukseen. Kurkistus toimivassa koneessa avautuvaan muottiin antaa tällaisen näkymän (linkki tässä)

Koneen teknisistä ominaisuuksista ja käyttösovelluksista kannattaa mainita em. lääketeollisuuden ja silikoniraaka-aineen (LSR) ohella sen nopeus ja soveltuvuus erittäin pieniin kappalekokoihin. Valmistajan ilmoituksen mukaan kahdeksan pesäinen, erittäin pienimassainen kappale (iskun massa 0,3 g) vaatii vain 14 sekunnin sykliajan. Näitä erittäin pieniä iskuja varten on kehitetty omantyyppinen ruuvi.

KraussMaffein APC Plus (Adaptiivinen prosessin valvonta) varmistaa kappaleiden laadukkuuden ja mahdollisimman tasaisen massan ja laadun myös tämän koneen tuottamien LSR-tuotteiden kohdalla.

Pienten silikonikappaleiden ruiskuvalu onnistumiseksi on koneeseen liitetty Nexus Elastomer Systemsin kehittämä Servomix-silikoniyksikkö. Se soveltuu erinomaisesti pienten kappaleiden raaka-aineiden annosteluun. Sen ehdottomiin ominaisuuksiin kuuluvat mm. yksikössä tapahtuva ilmanpoisto ja vakaa/vakioitu nestevirtaus. Yksikön puhtaanapito on helppoa, ja se soveltuukin erityisesti kohteisiin, joissa on erittäin korkeat puhtausvaatimukset.

ARBURG: Digitalisaation ja kiertotalouden tiellä

Saksalainen konevalmistaja Arburg esitteli messuilla kaksi pääteemaansa – digitalisaation ja kiertotalouden. Yrityksen Road to Digitalisation-polulle se oli sijoittanut yksitoista interaktiivista asemaa teemoilla Älykkäät koneet, Älykäs tuotanto ja Älykäs huolto.

Yrityksen panostus kiertotalouteen, arburgGREENworld, näkyi monin paikoin K2019-messuja – niin yrityksen omalla osastolla kuin muuallakin. Arburgin osaaminen näkyi mm. VDMA:n kiertotalouden osastolla, samoin kierrätysmateriaalin käyttönä pakkauksissa raaka-ainetoimittaja Ereman kanssa.

Suomalaisväriä oli valmistettavien tuotteiden muodossa esillä Arburgin osastolla, kun yritys esitteli Tactotekin IMSE-osaamista ( Injection Molded Structural Electronics) yhdistettynä Arburgin vihreisiin koneisiin ja ruiskuvaluosaamiseen. Kyseessä oli erinomainen esimerkki siitä, kuinka digitalisaatio on jo tänään osa muovitekniikkaa ja sen tuotteita. Ja vieläpä massatuotannossa.

IMSE-tekniikan tuominen osaksi ruiskuvaluprosessia – ja siis tuotantoakin – tekee prosessin monivaiheiseksi ja tuo mukanaan siihen robotiikkaa ja automaatiota. Prosessissa ruiskuvaluun liitetään puhdastilatekniikka, esimuovatun 3D-elektroniikkakomponentin haku robotin avulla traylta, komponentin puhdistus, testaus ja paikoitus. Vasta sitten tulee vuoroon ruiskuvalu.

Kumppaneidemme Arburgin, Covestron, DuPontin ja Cypressin kanssa yhteistyönä toteutettu demotuotanto K2019-messuilla oli menestys. Se toimi loistavana osoituksena siitä, että IMSEä voidaan massatuottaa käyttämällä tavallista laitteistoa ja saatavilla olevia IMSE-validoituja materiaaleja.

Tua Takkinen, Tactotek, Marketing Associate

Arburg ja AM-tekniikka: Arburg tunnetaan eturivin toimijana AM-teknologiassa. K2019 se esitteli Freeformer-laitteistollensa (APF) uuden sovelluksen, jonka avulla voidaan tuottaa jatkuvakuitulujitettuja AM-tuotteita. Kehitetty laitteisto neliaksiaalisine robotteineen mahdollistaa jatkuvan lujitekuidun viennin valmistusprosessiin ja näin paikallisen lujittamisen.

Messuilla teknologiaa esiteltiin AM-tekniikan avulla valmistetulla ortopedisellä apuvälineellä, johon lujuutta oli saatu PA-kuiduilla. Pehmeyden tuotteeseen haluttuihin kohtiin varmisti TPE.

ENGEL: Kierrätysmateriaalien tehokkaampaa käyttöä ja kahdensuuntaista tiedonsiirtoa optimoinnin perustana

Itävaltalainen konevalmistaja ENGEL korosti messuilla kierrätysmateriaalien tehokkaampaa hyödyntämistä monin tavoin. Se mm. esitteli kokonaan uuden menetelmän – ENGEL Skinmelt. Siinä 2K-ruiskutusta osin mukaillen saadaan aikaan tilanne, jossa muottipesässä muottia vasten muodostuu neitseellisestä raaka-aineesta koostuva pintarakenne (skin), kun taas kappaleen ydin on kierrätysmuovista. Järjestelmä on suunniteltu tilaa säästäväksi – kakkosplastisointiyksikkö (neitseellinen pintamateriaali) sijaitsee jyrkässä kulmassa vaakasuorassa olevaan ruiskutusyksikköön (kierrätysmuovi) nähden.

Menetelmällä on saavutettu PP:n esimerkkitapauksessa jopa 50 % kierrätysmateriaalin käyttö.

• 

• 

Prosessin simuloinnin osalta ENGEL on edennyt suurin askelin. Yritys otsikoi esittelemäänsä osaamista ”Simulation combined with the real world”. Prosessiparametrit ja mittaustulokset on saatu kulkemaan molempiin suuntiin ruiskuvalukoneen ja simulointityökalun (Moldflow) välillä. Prosessien asetusajat lyhenevät ja prosessit saadaan nopeammin asetettua ja näin myös optimaalisemmiksi. Tuottavuuden kasvulle saadaan näin selkeä boostaus. Simuloinnin odotetaan olevan yhä useammin myös pienen ruiskuvaluyrityksen työkalujen joukossa.

REVERSECUBE: Monikomponenttiruiskuvalu ja vain yksi kone

Voiko monikomponenttiruiskuvalun todellakin tehdä vain yhdellä koneella? Ilman muotin vaihtoa tai manuaalisia toimia? Tähän kyllä-vastauksen esitti Barnes Groupiin kuuluva FOBOHA esitellessään messuilla REVERSECUBE-konseptinsa.

REVERSECUBE-menetelmässä kaksi termisesti eristettyä muottia kuution muotoista muottia pyörähtää 90 astetta vastakkaisiin suuntiin. Tämä mahdollistaa kahden komponentin samanaikaisen valmistuksen ja liittämisen yhteen saman operaation aikana. Tarkemmin näiden linkkien (Reversecube 1) ja (Reversecube 2) kautta.

Esitellyssä esimerkissä kahden komponentit – rullan (PP) ja istukan (POM) ruiskuvalu tapahtuu niin, että alemmassa muotissa valmistetaan PP-rulla, ylemmässä POM-istukka. Ruiskutus- ja jäähdytysvaiheet tapahtuvat eri päissä muottikokonaisuutta. Kuusiaksiaalinen robotti (näkyy videoissa taustalla muotin ollessa auki) poistaa valmiit rullat alemmasta kuutiosta ja vie ne inserttinä ylemmässä kuutiossa muottipesissä vielä olevien istukoiden ympärille.

Valmistajan mukaan näin toimittaessa saavutetaan parantunut laatu, jopa 40 % lyhyempi sykliaika ja kustannustehokkaampi valmistus. Tilantarve perinteiseen verrattuna on noin 60 %.

HAITIAN: Kolmannen sukupolven teknologiaa

Haitian International esitteli K-messuilla kolmannen sukupolven teknologiaansa. Sen pääkohteita messuilla olivat

Haitiania Suomessa edustavan Scalar Oy:n Mauri Sikanen oli selkeästi tyytyväinen messuihin. Hänen mukaansa

Haitianin osastolla isossa roolissa olivat sähkökoneet. Koko ajan enemmän pinnalla olevat energia-asiat, koneiden ruiskutustarkkuus sekä OPC-laadunvalvonta olivat Haitianin osastolla asialistan kärjessä.

Sähkökoneiden lisäksi pitää esille ehdottomasti nostaa hybridikoneet. Niissä on sähkökoneiden tarkkuus, vain ulostyöntö ja tykin liike ovat hydrauliikalla. Edukseen niissä on hydrauliikka valmiiksi käytettäväksi esimerkiksi keernoille.

SUMITOMO DEMAG: Jatkossakin sähkölinjalla

SumitomoDemagin jatkoi tuttua ”Precision. Power. Productivity”-teemaansa myös K2019-messuilla. Sitä kuvaavia termejä yrityksen tarjoamille koneille ovat sen mukaan nopeus, energiatehokkuus, kestävyys ja dataan perustuva ohjaus.

SumitomoDemag jatkaa sähkölinjalla laanseraten markkinoiden suurimman pakkauskoneen ja kasvattaen sähkökoneidensa sulkuvoiman 500-tonniin.

Jussi Köhler, K.D.Feddersen

Messukävijän katse kiinnittyi erityisesti sankoja valmistavaan IMD/IML-tuotantolinjaan. Se viimeistäänkin romutti ajatuksen ko. teknologian olevan vain pienten muovikappaleiden valmistukseen soveltuva.

Tuotantonopeus oli yksi esillä olleista teemoista SumitomoDemagin messuosastolla. Tästä esimerkkinä valmistajan mukaan markkinoiden nopein muovikorkkien valmistuslinja. Siinä 1,0 gramman korkin jaksoaika on 1,97 sekuntia. Muottipesiä on 72 kappaletta.

Esimerkin tuotantonopeudesta saa tästä videolinkistä.

WITTMANN BATTENFELD: Enjoy Innovations

Itävaltalainen Wittman Battenfeld oli esillä kahdessa eri hallissa sijainneilla osastoillaan. Ruiskuvalukoneet olivat sijoitettuna hallissa 15 aivan kilpailijoidensa naapuriin, kun taas lisälaitteet vastapäiselle puolelle messualuetta. Osastoilla esillä olleissa tuotteissa ja järjestelmissä nähtiin selkeästi messujen teemoja mm. kierrätykseen, kiertotalouteen ja kestävään kehitykseen liittyen.

Wittman Battenfeldin pääaiheena oli ”Älykkäät koneet ja adaptiiviset algoritmit”. Näin saadaan kone itsesäädettyä ja prosessi hallittua ympäristön ominaisuuksien mukaan.

Älykkäiden koneiden konsepti esiteltiin täyssähköisen EcoPower 55/350 koneen avulla, johon oli liitetty HiQ-Flow-, Melt- ja Metering-ohjelmistot. Prosessin hallita ja säätö tapahtui UNILOG B8-säätöyksikön ja Wittmann 4.0:n avulla. Tähän kokonaisuuteen oli liitettynä kaikki prosessiin liittyvät oheislaitteet, mm. W918-Wittmann-robotti ja TEMI MES-tuotannon hallintajärjestelmä (Manufacturing Execution System).

Tämän linki kautta pääset tutustumaan messutarjontaan käytännössä.