Pistämällä uusiin syvyyksiin

Yhdessä ainoassa Siemensin SGT5-8000H-kaasuturbiinissa on yhtä paljon raakaa voimaa kuin 1 200 supernopeassa Porsche 911 ‑autossa, ja se painaa täyteen tankatun Airbus A380:n verran.

SGT5-8000H on maailman suurimpia ja tehokkaimpia kaasuturbiineja. Se on rakennettu vastaamaan ennusteiden mukaan yli 6 prosentin vuosivauhtia kasvavien globaalien kaasumarkkinoiden tarpeisiin.
Valtavan kokoiset komponentit valmistetaan Berliinissä Siemensin kaasuturbiinitehtaalla, vuonna 1909 valmistuneessa uusklassisessa rakennuksessa, jonka 120 metriä pitkät ja 25 metriä korkeat seinät ovat lasia ja terästä. Siemensin voimantuotantodivisioonaan kuuluva tehdas suojeltiin vuonna 1956. Tehtaalla käytetään uusinta tekniikkaa ja huippumoderneja koneistuskeskuksia.

Vuonna 2012, kun Siemens alkoi valmistaa isolle kaasuturbiinilleen uutta maksikokoista koteloa, tehdas joutui uusimaan teknologiaansa. Vanha prosessi, jossa reiät rouhittiin nousujyrsimällä käyttäen kulmapäätä ja viimeisteltiin avartamalla, ei ollut tarpeeksi tukeva, kun polttimille oli tehtävä 16 halkaisijaltaan 600 millimetrin reikää.

”Meillä oli vakavia ongelmia. Heikoin lenkki oli kulmapää. Värinää esiintyi paljon ja työkalut rikkoutuivat. Tekniikka oli aikansa elänyt”, toteaa turbiinitehtaan työkaluprosesseista ja koneista vastaava tekninen johtaja Markus Zapke.

Sandvik Coromant oli yksi toimittajista, joihin otettiin yhteyttä, ja elokuussa 2013 tehdas valitsi Sandvik Coromantin konseptin, joka perustui pistojyrsintään ja uuteen karastrategiaan. ”Sandvik Coromant on ollut yrityksen teknologiakumppani jo vuosia. Se pystyi lähes välittömästi esittämään ratkaisun ongelmiimme”, Zapke sanoo.

Myynnin ja teknisen neuvonnan aluejohtaja Olaf Zahn Sandvik Coromantilta on mies uuden konseptin takana. ”Tiesimme, että kulmapää ei ollut kovin tukeva. Niinpä päädyimme pistojyrsintään, eli jyrsin syötetään kohtisuoraan kotelon valuaihiossa oleviin reikiin,” hän kertoo.

Pistojyrsintä sinänsä ei ole mitään uutta. ”Autoteollisuudessa tätä tekniikkaa on käytetty jo 20 vuotta”, sanoo Siemensin tehtaan tuotantotiiminvetäjä Herbert Imrich. ”On ihme, ettei kukaan ajatellut sitä aikaisemmin, tai edes silloin kun ongelmat ilmaantuivat.”
Sandvik Coromantin kehittämässä ratkaisussa pistojyrsintä on tuotantoprosessin ensimmäinen vaihe.

Koska pistojyrsintä jättää seinämään aaltokuvion, reikä on viimeisteltävä avartamalla, jotta saavutetaan asetetut pinnankarheus- ja mittatoleranssit. Tässä vaiheessa reiät avarretaan 598 millimetrin halkaisijasta 600 millimetriin.

Uutta konseptia testattiin ja kehitettiin eteenpäin tiiviissä yhteistyössä Siemensin ja Sandvik Coromantin välillä.

Testit suoritettiin todellisissa olosuhteissa. Siemensin lastuavien työkalujen tekninen asiantuntija Thomas Reich valottaa: ”Koska vanha teknologia ei pystynyt vastaamaan uusiin vaatimuksiin, halusimme uusia prosessin niin pian kuin mahdollista. Siksi kaikki tarvittavat muutokset ja uudet ohjelmat tehtiin todellisissa tuotanto-olosuhteissa.”

Tähänastiset tulokset ovat erittäin hyviä. Pistojyrsintä lyhensi koneistusaikaa 100:sta 42 tuntiin komponenttia kohti. Viimeistelyavarrusaika lyheni 480:sta 160 minuuttiin. Kaikkiaan kunkin kotelon koneistukseen kuluva aika lyheni 63 tuntia – eli kolmessa vuodessa säästyy Siemensin laskelmien mukaan 11 viikkoa koneistusaikaa.

Muitakin myönteisiä vaikutuksia on, mutta niitä on vaikea ilmaista lukuina. ”Olemme erittäin tyytyväisiä, että voimme käyttää koko ajan vakiotyökaluja”, Zapke sanoo. ”Se tarkoittaa halvempia hintoja, luotettavuutta ja työkalujen varmaa saatavuutta varastosta.”

Mikä tärkeintä, Sandvik Coromantin ratkaisua voidaan soveltaa muuallakin. ”Pistojyrsintä on helppo siirtää myös muihin prosesseihin. Se on jo käytössä eräässä toisessa Siemensin kotelossa, ja muita projekteja on harkinnassa. Siinä mielessä se on todella malliteknologia”, sanoo Siemensin asiakkuudesta Sandvik Coromantilla vastaava Christian Lendowski.

Tekniikkapala

Pistojyrsintä on keskeinen osa Siemensin kaasuturbiinitehtaalla Berliinissä käytössä olevaa Sandvik Coromantin kehittämää uutta prosessia. Maailman suurimpien kaasuturbiinien koteloissa on 16 reikää polttimia varten. Valuaihion reikien mittatoleranssi on 12–15 mm. Valmiiden reikien
halkaisija on 600 mm ja pituus 450 mm.

Sandvik Coromant käyttää pistojyrsintään CoroMill 210 ‑jyrsintä. Noin 430 mm pitkä työkalu syötetään valuaihion reikään kohtisuoraan, jolloin kulmapäähän ei kohdistu vanhan menetelmän ai-
heuttamia isoja taivutusvoimia. Kuhunkin reikään tehdään kehämäisesti edestakaisin 126 pistoa.
Tähän rouhintavaiheeseen kuluu 42 tuntia komponenttia kohti, kun vanha nousujyrsintämenetelmä kulmapäällä vei oli 100 tuntia.

Seuraavassa vaiheessa reiät avarretaan 598 mm:n halkaisijasta 600 millimetriin ja samalla pinta viimeistellään. Työkalu on Sandvik Coromantin CoroBore 820 XL -avarrin, joka sallii suuremman syötön kuin hienoavarrustyökalut tinkimättä asetetuista pinnankarheus- ja mittatoleransseista.

Toteutusvaiheessa otettiin käyttöön uusi työkalun kiinnityskonsepti. Asetusten väheneminen kolmesta yhteen oli erittäin tervetullut etu. Vanhaan prosessiin verrattuna uusi konsepti säästää 320 minuuttia koteloa kohti. Lisäksi vakiotyökalujen käyttö takaa edulliset työkalukustannukset ja varman saatavuuden. Siemensin ja Sandvik Coromantin tiiviissä yhteistyössä kehittämä konsepti tarjoaa Berliinin kaasuturbiinitehtaalle tukevan prosessin ja tuntuvan ajansäästön. Siemensin laskelmien mukaan kokonaiskoneistusaika on lyhentynyt yli 63 tunnilla komponenttia kohti.