Ja, roboten kan bli sveiserens beste venn når arbeidsforholdene er tøffe. Det fikk MoMek testet hos Mechatronics Innovation Lab i Grimstad, som er en del av katapult-senteret Future Materials.

I katapult-prosjektet skulle en mantel monteres og sveises sammen. I tillegg skulle luker og ribber sveises. Stiftelsen Teknologiformidling støttet katapult-prosjektet med 100.000 kroner.

– Testen viste at robot-sveising gir gode resultater gitt riktig utstyr og arbeidsprosesser, sier daglig leder Alexander Johansen i MoMek Services as.
MoMek Group AS er et nordnorsk industrikonsern, med en årsomsetning på over 600 millioner kroner og om lag 400 ansatte, med hovedsete i Mo i Rana. Selskapet har 11 datterselskap, som sammen leverer tjenester, produkter og komplette prosjektløsninger til markeder som bergverk, prosessindustri, olje og gass, havbruk, fornybar energi og offentlig sektor.

Sveising av påmontert mantler ute hos kunde er et krevende håndverk, som så langt ikke har blitt tiltrodd en robot. Det krever stor nøyaktighet og god forståelse for prosessen. En mantel har en diameter på 170 til 190 cm og en høyde på 200 cm, i tillegg må alle skjøter være væsketette. MoMek leverer hver måned ca 70 mantler til sine kunder lokalisert i MO Industripark.

Søderberg-elektroden
Mantlene benyttes som drivstofftank i en smelteovn. Hver mantel monteres og sveises sammen på toppen av elektroden, som igjen utgjør et «evigvarende rør». Røret fylles med antrasitt som er høyverdig kull, petrolkoks som er et avfallsprodukt i oljeraffineringen, og bek som er et restprodukt fra destillasjon av tjære. Det fylte røret kalles Søderberg-elektroden, og blir sakte senket ned i smelteovnen og brenner opp.

Sveisearbeidet krever stor presisjon og utføres under svært krevende forhold. Temperaturen kan være 50-60 grader i arbeidsområdet og til tider et høyt støynivå og dårlig luftkvalitet. I smelteprosessen dannes det gass, som gjør at sveiseren noen ganger må forlate området da gass-innhold i luften blir for høyt. Roboten vil håndterer varmen og konsentrasjonsutfordringene langt bedre enn mennesker.

Med robotisert sveising kan buetiden («tiden sveisepistolen er tent») tredobles i forhold til manuell sveising, kanskje enda mer. Det gir en betydelig effektiviseringsgevinst. Kvaliteten på sveisearbeidet er i tillegg så høy at slipe-prosessen kan reduseres til et minimum.

Svært tøffe forhold
– Det aller viktigste er at vi med robot-sveising reduserer våre medarbeideres eksponering for svært tøffe arbeidsforhold. Vi har betydelige utfordringer med å la mennesker jobbe mye under slike tøffe forhold. At det også gir en effektiviseringsgevinst er bra, men har vært underordnet, sier Alexander Johansen.

En av de viktigste konklusjonene i katapult-prosjektet var at sveiseren relativt enkelt kan innta operatørrollen, og bare i kortere perioder må jobbe fysisk sammen med roboten på montasjestedet. På sikt kan denne oppgaven kanskje håndteres av operatører uten sveise-erfaring. Da kan den etterspurte sveise-kompetansen benyttes på andre viktige områder.

– Med økt sveise-kapasitet kan vi skalere opp aktiviteten på dette området. Det er et stort globalt marked med smelteverk som benytter Søderberg-elektroden, sier Alexander Johansen. Etter de vellykkede testene i katapult-senteret, har MoMek Services as øremerket midler for investering til sveiserobot, kilde og utvikling av fikstur. Testing vil i første omgang skje i vårt verksted og ambisjonen er at robotløsningen skal komme i drift ute hos kunder i løpet av sommeren 2019.

Industrihistorie og fremtid
– Å sette sveiseroboten i produksjon ville vært en fantastisk 100-års markering av patentet for Søderberg-elektroden. Kanskje skulle vi invitere næringsministeren og annet fintfolk, det gir jo et fantastisk perspektiv hva norsk industrihistorie, samtidig som det viser veien videre, sier Alexander Johansen.

Carl Wilhelm Søderberg søkte patent i 1918, og fikk den godkjent i august 1919 av en internasjonal kommisjon. Teknologien ble utviklet av Elektrokjemisk Industri, Elkem mot slutten av første verdenskrig. En regner med at rundt 75 prosent av alle smelteverk basert på elektrisk kraft og reduksjonsovner verden over har kjøpt teknologien og utstyret fra Elkem.

Færre arbeidsprosesser
I katapult-prosjektet ble den samarbeidende roboten montert på en mobil plattform, utstyrt med en ekstra sans, i form av et 3D kamera (Maskinsyn). Sveiseapparatet var utstyrt med et kort for kommunikasjon med roboten. Med sveiseren kyndige blikk og med bistand fra fagmiljø på programmering, ble roboten instruert til å sveise og slipe på de riktige stedene.

Gjennom test-prosjektet ble det konkludert med at robotisert sliping ikke var nødvendig. Hovedgrunnen er lite slipebehov på gode sveiser, at verktøybytte øker kompleksiteten på systemet og at manuell sliping kan utføres samtidig med kvalitetsinspeksjonen der det måtte være behov.
– Det var ingen overraskelse at slipe-prosessen kunne droppes, for vi ser relativt ofte at arbeidsprosesser blir overflødige når ny teknologi blir tatt i bruk, sier daglig leder i MIL, Bernt Inge Øhrn.

«Creativity is thinking up new things. Innovation is doing new things. Stop talking, start doing» er mantraet i MIL. I dette prosjektet handlet det om å ta ambisjonene om automatisering til handling, og finne ut hvorvidt robotisert sveising kunne utføres på elektrodene til smelteovn med tilstrekkelig kvalitet. Gjennom katapult-prosjektet ble dette godt dokumentert. Det gir betydelige effektiviseringsgevinster. I praksis betyr det styrket konkurranseevne, sier Øhrn.

MIL har en topp moderne lab som inneholder over 55 teknologier av det siste som er tilgjengelig på markedet, blant annet en robotpark bestående av over 25 ulike roboter som kan benyttes på tvers av industrier og næringer for å øke graden av automasjon. Med ulike teknologier innen samme felt kan bedriften selv teste og finne ut hvilken løsning som er mest hensiktsmessig. MIL er et nasjonalt senter for innovasjon, pilotering og teknologi-kvalifisering innen mekatronikk og andre nærliggende fagområder. Sammen med testfasiliteter hos ResiTec og Elkem utgjør MIL Future Materials katapult-senter.

– Vår tilnærming er å starte der det gjør mest vondt. I praksis betyr det å ta fatt på de største innovasjons-utfordringene først. Når en lykkes der, kan en gå videre med de mindre utfordringene. Det gir fokus og effektivitet i innovasjonsprosessen Slik sparer bedriften både tid og penger, sier Øhrn.