3D-malliin lisätyn hitsaus- ja tuotteenvalmistustiedon hyödyntäminen kaivoskoneiden runkovalmistuksessa

Abstract

Tämän diplomityön ensisijaisena tavoitteena oli selvittää 3D-malleihin lisätyn hitsaus- ja tuotteenvalmistustiedon hyödyntämistä Sandvikin Turun tehtaan runkovalmistuksen hitsausprosesseissa. Työn kirjallisuuskatsauksessa käsiteltiin robottihitsauksessa ja hitsausrobottien ohjelmoinnissa tarvittavaa valmistustietoa. Kokeellisessa osuudessa 3D-mallinnusohjelman (NX CAD) eri työkaluja käytettiin tiedon lisäämiseen 3D-malliin. Lisättyä tietoa yritettiin siirtää suoraan hitsausrobottien offline-ohjelmoinnissa käytettävään simulointiohjelmistoon (Visual Components Robotics OLP). Lopuksi arvioitiin tiedon lisäämiseen käytettyjen työkalujen käyttökelpoisuutta, sekä etuja ja haasteita. Kirjallisuustutkimuksen perusteella todettiin, että tuotteiden robottihitsattavuuden parantaminen suunnittelumuutoksin on oleellisessa osassa tuotteiden automaatioasteen nostamisessa. 3D-malliin lisätyn valmistustiedon avulla olisi mahdollista saada palautetta rakenteen valmistettavuudesta entistä nopeammin ja luotettavammin. Suunniteltujen rakenteiden simulointi ja valmistettavuuden arviointi jo ennen ensimmäisen prototyypin valmistusta voisi parantaa merkittävästi suunnittelutyön onnistumista. Toistaiseksi työssä arvioituja Siemens NX:n suunnittelutyökaluja käytetään enimmäkseen laivanrakennuksessa. Yleisesti 3D-malliin lisätyn hitsaustiedon hyödyntäminen offline-ohjelmoinnissa on kiinnostava trendi, mutta sen mahdollistama hitsausrobottien ohjelmoinnin automatisointi vaatii toistaiseksi vielä huomattavaa kehitystyötä. Lisäksi se asettaa entistä enemmän vaatimuksia tuotteiden suunnittelijoille. Pelkkä hitsien tai muun tuotteenvalmistustiedon tuominen simulointiohjelmaan, ja ohjelmoinnin puoliautomatisointi, ovat kuitenkin käyttökelpoisia ja helpommin käyttöönotettavia menetelmiä jo nyt.

The primary objective of this master’s thesis was to investigate the utilization of welding and production information added to 3D models in the welding processes of the frame man-ufacturing at Sandvik's Turku factory. The literature review addressed the manufacturing information required in robotic welding and programming of welding robots. In the experi-mental part, various tools of the 3D modeling program (NX CAD) were used to add infor-mation to the 3D model. The added information was attempted to be transferred directly to the simulation software (Visual Components Robotics OLP) used in offline programming of welding robots. Finally, the usability, advantages, and challenges of the tools used for adding information were evaluated. Based on the literature review, it was found that improving the weldability of products through design changes is essential in increasing the level of automation of products. With the manufacturing information added to the 3D model, it would be possible to receive feed-back on the manufacturability of the structure faster and more reliably. Simulating designed structures and assessing manufacturability even before the manufacture of the first prototype could significantly improve the success of the design work. So far, the Siemens NX design tools evaluated in the thesis are mainly used in shipbuilding. Generally, the utilization of welding information added to 3D models in offline program-ming is an interesting trend, but the automation of welding robot programming enabled by it still requires considerable development work. Furthermore, it places even more demand on product designers. However, merely importing welds or other manufacturing information into the simulation program and semi-automating programming are useful and more easily implementable methods already.