Skip to main content

Merco Machines testaa tynnyreitä tuhlaamatta heliumia

SIMATIC Drive Controller -ohjaimen avulla Merco Machines on kehittänyt hybridivuototestin, joka vähentää merkittävästi heliumin kulutusta tynnyritestauksessa.

Tynnyriteollisuudella on ongelma: jokaisen tynnyrin tiiviys on testattava vuotojen varalta, mutta perinteinen heliumiin perustuva menetelmä on kallis, energiasyöppö ja kestämätön. Merco Machines Merelbeke-Mellessä kehitti siksi Hybrid Leak Testerin, hybridiratkaisun, joka kääntää markkinat päälaelleen. Innovatiivisella Siemens-tekniikalla varustettu kone mahdollistaa tarkan testauksen tuhlaamatta arvokasta heliumia. Donaat Wambacq, toinen toimitusjohtajista, toteaa: ”Jos heliumtestit katoavat teollisuudesta kymmenen vuoden kuluessa, se on Merco Machinesin ansiota. Ympäristötietoiselle koneenrakentajalle se on suuri motivaattori.”

Saippuakuplista heliumiin ja takaisin

Vuotojen havaitseminen tynnyreistä on yllättävän vaikeaa. ”Yksinkertaisin tapa on sivellä saippuavettä hitsaussauman päälle”, Wambacq selittää. ”Jos näet ilmakuplia, siinä on vuoto. Se on edelleen tarkin olemassa oleva menetelmä.” Kyseinen tapa vaatii kuitenkin paljon työvoimaa ja se on liian kallis teolliseen mittakaavaan.

Siksi on etsitty vaihtoehtoja. Ensimmäinen yritys oli paine-erojen mittaaminen tyhjiössä. Siinä seurattiin, johtuiko paine-ero lämpötilasta vai vuotosta. Tätä eroa oli kuitenkin vaikea todentaa luotettavasti.

Seuraava askel oli heliumtestaus: jokaiseen tynnyriin ruiskutetaan pieni määrä heliumia, tynnyri asetetaan tyhjiöön ja spektrometrillä mitataan, karkasiko heliumia ulos. ”Se on erittäin tarkka menetelmä”, Wambacq sanoo. ”Melkein yhtä hyvä kuin saippuatesti. Se on täysin automatisoitavissa eikä vaadi henkilökuntaa.”

Menetelmässä oli kuitenkin kääntöpuolensa. ”Pelkkä spektrometri on erittäin kallis, ja myös helium on arvokasta, koska sen määrä maapallolla on rajallinen. Lisäksi heliumtestit ovat sata tai jopa tuhat kertaa liian tarkkoja tynnyriteollisuuden tarpeisiin. Kaikki vuotaa kuitenkin aina hieman – useimmissa sovelluksissa kyseinen tarkkuustaso on yksinkertaisesti tarpeeton.”

Läpimurto: tyhjiötestaus vakionopeudella

Merco Machines etsi kolmatta tietä: tarkempaa kuin vanhat paine-eromittarit, mutta ilman heliumin kulutusta. Vuosien laskennan ja testauksen jälkeen vastaus löytyi tyhjiöteknologiasta.

”Teemme periaatteessa saman kuin heliumtestissä, mutta emme laske hiukkasia. Seuraamme vain painetta”, Wambacq selittää. Noin 0,6 baarin paine-erossa vuodosta karkaava ilma saavuttaa vakionopeuden. ”Tässä pisteessä vuoto voidaan havaita välittömästi. Odottelua ei enää tarvita.”

Tämä erottaa menetelmän perinteisistä paine-erotestereistä, joissa täytyy ensin pumpata, sitten odottaa ja vasta sen jälkeen mitata paineen lasku. Se vie 20–30 sekuntia tynnyriä kohden. Lisäksi siinä mitataan vain muutosilmiötä, johon lämpötila tai ilmanpaine voivat vaikuttaa. Mercon tyhjiötestissä paineen ja virtausnopeuden välillä on suora yhteys. ”Voimme mitata tuloksen heti.”

Teknologia toimii 100 millibaarin absoluuttisessa tyhjiössä. ”Se on jo melko syvä tyhjiö, mutta vähemmän äärimmäinen kuin mitä heliumtestaus vaatii.” Etuina ovat pienemmät pumput, alhaisempi energiankulutus ja helpompi tiivistäminen.

Merco Machines - Donaat Wambacq

Tietoja Merco Machines -yrityksestä

Merco Machines on maailman johtava konetekniikan valmistaja tynnyriteollisuudelle. Merelbeke-Mellessä sijaitsevalla yrityksellä on 50 työntekijää ja sen vuotuinen liikevaihto on yli 15 miljoonaa euroa.

Jos heliumtestit katoavat teollisuudesta kymmenen vuoden kuluessa, se on Merco Machinesin ansiota. Ympäristötietoiselle koneenrakentajalle se on suuri motivaattori.
Donate Wambacq, Toimitusjohtaja, Merco Machines

Teoriasta käytäntöön: hybridiratkaisu

Teknisesti tyhjiötesteri toimi täydellisesti, mutta markkinoiden vakuuttaminen osoittautui haastavaksi. ”Asiakkaamme sanoivat: tilaajani vaativat, että jokainen tynnyri on testattu heliumilla”, Donaat kertoo. ”Tiedämme, ettei tilaajan vaatimus ole tosiasiassa välttämätön. Mutta yritäpä myydä konetta, joka ei pysty tekemään sitä, mitä loppuasiakas vaatii.”

Vastaus oli käytännönläheinen: Hybrid Leak Tester. ”Lisäsimme koneeseen kuitenkin spektrometrin. Näin asiakkaamme voi halutessaan testata molemmilla tavoilla – tai esimerkiksi testata joka sadannen tynnyrin heliumilla todistaakseen, että tyhjiötestauksen tulokset ovat oikeita.”

Ero kulutuksessa on joka tapauksessa valtava. Perinteinen heliumtesteri käyttää 20 milligrammaa heliumia jokaista tynnyriä kohden. ”Jos asiakas testaa 100 000 tynnyrin erän, joka on valmistusvirheen vuoksi vuotava, koko halli täyttyy heliumista. Tällöin kaikki sen jälkeiset ehjätkin tynnyrit antavat virheellisen tuloksen, koska ilmassa on heliumia.” Hybridikoneella valmistaja testaa oletusarvoisesti tyhjiöllä, ja heliumia käytetään vain pistokokeisiin.

Innovaatiokumppanit

Merco Machinesille valinta Siemensin teknologiaan ei ollut itsestäänselvyys, vaan strateginen päätös. ”Viisitoista vuotta sitten standardoimme kaiken Siemensille”, Donaat sanoo. ”Suunnittelupäällikkönä olen aina pitänyt ohjausta prioriteettina. Onhan jo suunnitteluprosessin alussa tiedettävä, miten aiot ohjata jotakin laitetta.”

Tällaisella standardoinnilla on suuria etuja. ”Meillä on viisi ohjelmoijaa. Jos jokaisella konetyypillä olisi oma ohjelmansa, olisimme heti ongelmissa konerikon sattuessa tai sairastapauksissa. TIA Portalin ja ohjelmistokirjastojen avulla työskentelemme yhtenäisellä tavalla. Se oli unelmien täyttymys.”

Merco Machines - Innovaatiokumppanit

Hybriditesterissä SIMATIC Drive Controller (T-CPU) oli ratkaisevassa roolissa. ”Ennen tarvittiin erillinen logiikka (PLC) antureille ja lähdöille, ja sen lisäksi älykkäät taajuusmuuttajat asemointia varten. T-CPU tuo kaiken yhteen: teknologian, turvallisuuden ja tavallisen logiikan samassa paketissa.” Myös SINAMICS-käyttölaitteet ovat erittäin energiatehokkaita. ”Niiden yhteisen välipiirin (DC link) ansiosta jarrutusenergia siirtyy suoraan akselilta toiselle käynnistystä varten. Emme siis menetä energiaa lämpönä. Tämä on käytössä kaikissa koneissamme. Siemensin ansiosta energiankulutuksemme on huomattavasti pienempi kuin kilpailijoilla.”

Siemensin ohjaimia käyttämällä koneidemme energiajalanjälki on huomattavasti pienempi kuin kilpailijoidemme.
Donate Wambacq, Toimitusjohtaja, Merco Machines

OEM-kumppanuus: innovaatioita yhteistyössä

Mercon ja Siemensin välinen OEM-kumppanuus kehittyi luonnostaan. ”Halusimme standardoida kaiken Siemensille, mutta halusimme myös suoran yhteyden asiantuntijoihin”, Donaat sanoo. ”Jos törmäsimme ongelmaan ohjelmoidessamme TIA-portalia tai käyttölaitteita, jouduimme asioimaan tavallisen asiakastuen kautta. Siinä vaiheessa, kun olit saanut selitettyä ongelman ytimen... Se ei vain toiminut.”

OEM-kumppanuuden ansiosta Mercolla on suora yhteys APC-linjan asiantuntijoihin. Yhteistyö toimii kuitenkin molempiin suuntiin. Merco toimii Siemensin uusien tuotteiden varhaisena käyttöönottajana, mikä on asiakasvastaava Thomas Vermeirin mukaan ”tyypillistä OEM-kumppanille: innovaatioiden omaksumista ja niiden jalostamista”. Tällainen avoimuus vaatii luottamusta ja rehellisyyttä, Donaat painottaa: ”Testaamme uudet osat ensin laboratoriossamme ja sanomme suoraan, jos jokin ei tyydytä. Se on todellista kumppanuutta.”

Mercolle kestävä kehitys on muutakin kuin energian säästämistä tai heliumin käytön lopettamista. Se tarkoittaa myös koneiden pitkää käyttöikää. ”Asiakkaamme odottavat meidän valmistavan koneita, jotka kestävät 30 vuotta”, Donaat sanoo. ”Vasta viime viikolla meidän piti toimittaa varaosa vuonna 1979 valmistettuun koneeseen.” Pitkä elinkaari vaatii luotettavia komponentteja ja pitkäikäistä tukea. ”Joillakin asiakkailla on edelleen käytössä S5-ohjauksia, ja niihin saa yhä varaosia.”

Merco Machines - Thomas Vermeir
Euroopassa on vain harvoja koneenrakentajia, jotka vetävät vertoja Merco Machinesin innovatiivisuudelle.
Thomas Vermeir, Tilinhoitaja, Siemens

Markkina muuttuu

Hybridivuototesteri ei ole vain yksi tuote muiden joukossa: se on työkalu siirtymävaiheeseen. ”Asiakkaamme voi nyt testata hybridimallilla tai varmistaa prosessinsa oikeellisuuden testaamalla joka sadannen tynnyrin heliumilla”, Donaat selittää. ”Heliumin kulutus jää olemattomaksi, mutta hän pystyy silti vakuuttamaan ostajansa.” Tämä on ratkaisevan tärkeää perinteitä kunnioittavalla ja konservatiivisella alalla.

Taloudelliset perustelut ovat vakuuttavia: alhaisemmat kustannukset (ei heliumia, pienemmät pumput), vähemmän energiankulutusta, nopeampi testaus. ”20 sekunnin odottelu jää historiaan, sillä vuodot havaitaan heti.”

”Uskon todella, että kymmenen vuoden kuluessa heliumtestauslaitteet poistuvat käytöstä ja ne korvataan hybriditestereillä”, Donaat sanoo. ”Lopulta ehkä hybridivaihekin jää pois ja jäljelle jää vain puhdas tyhjiötestaus. Silloin Merco Machines on varmistanut, ettei heliumia enää tarvita tynnyriteollisuudessa.”

Merco Machines - Markkina murroksessa

Hyödyt pähkinänkuoressa

  • Heliumin kulutus vähenee merkittävästi: Siirtyminen 20 milligrammasta per tynnyri pelkkiin pistokokeisiin.
  • Nopeampi testisykli: välitön mittaus vakiovirtausperiaatteen ansiosta
  • Pienemmät energiakustannukset: pienemmät tyhjiöpumput ja energian talteenotto SINAMICS-taajuusmuuttajien avulla
  • Alhaisemmat käyttökustannukset: kallis helium jää pois jokapäiväisestä testauksesta
  • Tulevaisuudenvarma ratkaisu: toimii siirtymävaiheen työkaluna kohti täysin heliumvapaata testausta.
  • Luotettava teknologia: Siemens T-CPU ja taajuusmuuttajan ohjain vaativiin liikkeenohjausprosesseihin
  • Pitkä käyttöikä: komponentit, joilla on 20–30 vuoden tuki