Uusi materiaalitekniikka tuo turvaa ja energiatehokkuutta Pilkington Automotiven lasitehtaalla

Teräsrakenteisiin siipipyöriin verrattuna hiilikuitupyörissä on hyötysuhdetta parantavia valmistusteknisiä ratkaisuja. Lasilinjan karkaisuvaihe kestää tyypillisesti 10–20 sekuntia kerrallaan. Sykliaika on monesti jopa kaksi minuuttia ja lopun aikaa puhallin odottaa seuraavaa karkaisuerää. Seuraavan erän ollessa uunissa lämpiämässä puhaltimien kierrosnopeutta lasketaan 70 % maksiminopeudesta. Karkaisun aikana siipi kohtaa kovia jännityksiä, ja niin kutsutussa idle-vaiheessa pyritään pitämään edes jonkinlainen jännitys pyörän rakenteilla. Jos nopeutta lasketaan vielä enemmän, jännitykset häviävät ja jännitysvaihtelut alkavat syödä siipipyörän elinikää.

– Toisin kuin terässiipipyörä, hiilikuitusiipipyörä ei tunne jännitysvaihteluita eikä sen käyttöikä lyhene, vaikka jännitykset välillä poistuvat. Lisäksi rakenne on niin kevyt, että kiihdytys voidaan tehdä muutamassa sekunnissa. Eli kun lasierä tulee uunista karkaisuosaan, voidaan puhaltimen nopeus kiihdyttää nopeasti, karkaista lasi ja päästää pyörä sen jälkeen pyörimään vapaasti, avaa Koja Teollisuusratkaisujen liiketoimintapäällikkö Vesa Aalto.

Koja ehdotti pilotointia

PIlkington Automotive Finland on osa japanilaista NSG-konsernia, joka on yksi maailman johtavista lasin ja lasivalmisteiden tuottajista. Konsernin erikoisajoneuvolasiliiketoiminnot keskittyvät Suomeen. Ne kattavat karkaistut ja laminoidut turvalasit maatalouskoneisiin, busseihin ja veneisiin. Karkaistut turvalasit valmistetaan Tampereella, laminoidut turvalasit Laitilan yksikössä. Pilkingtonin Tampereen Myllypurossa sijaitsevassa tuotantolaitoksessa on 6 esikäsittelylinjaa ja 10 karkaisulinjaa. Lisäksi eristyslasielementtien kokoonpanoon ja komponenttien liimaukseen löytyy omat linjat.

Kojalla ja Pilkingtonilla on yhteistyökuvioita pitkältä ajalta. Koja on ollut tiiviisti yhteydessä Pilkingtonin kanssa, osallistunut vuosihuoltoihin ja tarkastuksiin, toimittanut varaosia ja toteuttanut päivitysprojekteja. Pilkingtonilla oli ollut aiemmin puhallinrikkoja, mistä syntyi Kojalla ajatus ehdottaa uuden teknologian pilotointia.

– Karkaisupuhaltimet on yksi vaativimmista puhallinkäytöistä syklisen ja siten terässiipipyörän rakennetta väsyttävän käyttötavan vuoksi. Uusi innovaatiomme kestää kovaakin jännitystä ja on turvallinen ja energiatehokas vaihtoehto, mikä koettiin Pilkingtonilla kiinnostavana seikkana, Aalto kertoo.

Siipipyörät valmistettiin ja asennettiin Kojan toimesta. Asennus eteni niin, että puhaltimen imupuolelta irrotettiin imukartio, siipisäädin ja imuosa. Tämän jälkeen teräksinen siipipyörä vedettiin ulos akselilta ja hiilikuituinen, samankokoinen siipipyörä asennettiin teräksisen paikalle. Muut osat asennettiin käänteisessä järjestyksessä takaisin, ja lopuksi puhaltimelle suoritettiin koekäyttö.

– Hiilikuitupyörän asennus sujui erittäin nopeasti ja koska se suoritettiin tuotantoajan ulkopuolella, ei siitä ollut haittaa tuotannolle. Koja vastasi varsinaisesta asennuksesta, kun taas tehtaan vastuulla oli lähinnä pyörän siirtäminen tavaran vastaanotosta koneelle, Salonen selventää.

Hyödyt kertaistumassa lähitulevaisuudessa

Asennuksen jälkeisen siipipyörän toimintavalvonnan aikana voitiin todeta, että hyötysuhde on heti parantunut. Energiasäästö maksimoitiin muuttamalla asetukset vastaavaan pyörän nykyistä käyttöastetta.

– Pilkingtonilla on jouduttu turvautumaan puhaltimen rinnalla boost-ilmaan kompressorijärjestelmällä kaikista ohuimman ja puhaltimen kannalta vaativimman toimintapisteen kanssa. CFI-päivityksen (carbon fiber impeller) myötä puhaltimen hyötysuhde kuitenkin parani niin merkittävästi, että tuosta energiankulutuksen kannalta erittäin kalliista kompressorijärjestelmän käytöstä on voitu luopua osalla tuotteista kokonaan ja laskennallisesti projektin takaisinmaksuaika jäi pelkästään näistä syistä alle vuoteen. Myöhemmin kyseisen linjan on tarkoitus siirtyä kahteen tai kolmeen vuoroon, jolloin hyödyt kertautuvat, Aalto lisää.

Onnistunut ja opettavainen projekti

Projektin merkitys oli suuri paitsi Pilkingtonille myös Kojalle, sillä kyseessä oli uuden materiaalitekniikan pilotointi. Projekti osoitti, että hiilikuitupyörärakenne kestää erittäin hyvin syklisen käytön ja vaativan toimintaympäristön. Energiansäästö pelkästä hyötysuhteen paranemisesta yllätti positiivisesti. Jatkoa ajatellen oli tärkeää nähdä, että automaatiojärjestelmilläkin on elinkaarensa, ja vaikka pyörän rakenne mahdollistaa sylkisen ajotavan, ei automaatio välttämättä pysty sitä tarjoamaan.

Parhaillaan Kojalla ja Pilkingtonilla on käynnissä uuden lasilinjan uunihuoneen olosuhdeprojekti ja myös muita yhteistyöprojekteja on jo kaavailtu. Kesällä on edessä jälleen vuosiseisakki puhallinhuoltojen ja - tarkastusten muodossa.

– Me Kojalla haluamme osaltamme välittää erittäin suuret kiitokset Pilkingtonille luottamuksesta Kojan uutta tekniikkaa kohtaan sekä sujuvasta projektin toteutuksesta. Yhteistyömme on ollut aina luontevaa ja reippaasti etenevää. Odotamme innolla tulevia projekteja, Aalto kiittelee.

– Siipipyörän vaihtoprojekti sujui lopulta erittäin hyvin, asennus ei haitannut tuotantoa ja karkaisuun saatiin heti hieman lisää kyvykkyyttä. Sähkönhinnan heilahteluista huolimatta takaisinmaksulaskelma näyttää toteutuvan suunnitellusti. Tämä projekti osoitti, että uuden kokeileminen kannattaa, kunhan perusteet ovat varmalla pohjalla, Salonen päättää.