Praagi vähendamise võimalused 3d lõikepeaga laserpingi kasutamisel ettevõttes WeldMet Solution OÜ

Abstract

Käesoleva lõputöö eesmärk oli selgitada välja 3D lõikepeaga laserpingi kasutamisel tekkiva praagi peamised põhjused ning pakkuda välja praktilisi lahendusi praagi vähendamiseks tootmisettevõttes Weldmet Solution OÜ. Töö keskendus uue 3D torulõikepingi kasutuselevõtuga seotud probleemidele, kus tootmisprotsessid ja seadistused ei olnud veel täielikult välja kujunenud ning see mõjutas otseselt lõikekvaliteeti ja tootmise efektiivsust. Töö teoreetilises osas käsitleti laserlõikuse üldpõhimõtteid, 2D ja 3D lõikepeade erinevusi, lõikekvaliteeti mõjutavaid tegureid ning praagi olemust tootmises. Samuti anti ülevaade Lean-põhimõtetest ja tööriistadest, nagu 5S ja TPM, mis aitavad toetada tootmise stabiilsust, vähendada praaki ja parandada seadmete töökindlust. Teoreetiline raamistik lõi aluse empiirilise osa analüüsile ning aitas mõista, millised tegurid võivad 3D lõikeprotsessis põhjustada korduvaid kvaliteediga seotud probleeme. Empiirilises osas analüüsiti ettevõtte kasutuses olevat 3D lõikepeaga laserpinki ning selle töövoogu. Andmete kogumiseks viidi läbi intervjuud laserpingi operaatoritega ja tootmisjuhiga ning jälgiti lõikeprotsessi käigus tekkivaid praagijuhtumeid. Kogutud info põhjal tuvastati peamised praagi tekkepõhjused, milleks osutusid eelkõige materjalide mõõtude ja sirguse erinevused. Põhjus-tagajärg diagrammi abil selgus, et paljud praagijuhtumid olid seotud mitme teguri koosmõjuga, mitte üksiku vea või rikkega. Töö kolmandas peatükis käsitleti võimalusi praagi vähendamiseks lõikeprotsessi loogika ja lõikegeomeetria muutmise kaudu. Analüüsi käigus keskenduti sellele, kuidas detaili lõikamise järjekord, lõikesuund ja lõike algus- ning lõpp punkt mõjutavad lõike kvaliteeti ja praagi tekkimist. Töö käigus selgus, et teatud 3D lõikepeaga lõikekujude ja -järjestuste puhul suureneb oht, et lõike lõppfaasis tekivad ebatäpsused või deformatsioonid, mis võivad viia praagini. Lõikeprotsessi ümbermõtestamine ja sobivama lõikeloogika kasutamine võimaldab neid riske vähendada ning aitab teoreetiliselt ennetada praagi tekkimist juba lõike planeerimise etapis. Lõputöö käigus täideti kõik püstitatud uurimisülesanded. Analüüsi tulemusena selgitati välja peamised 3D lõike kvaliteeti mõjutavad tegurid ning hinnati nende mõju lõikeprotsessi stabiilsusele. Töö põhieesmärk – leida võimalusi 3D lõikega seotud praagi vähendamiseks – sai täidetud, kuna uurimistöö käigus pakuti välja praktiline lahendus, mis võimaldab teatud juhtudel vältida 3D lõike kasutamist ning vähendada seeläbi sõltuvust materjali geomeetrilistest kõrvalekalletest. Uurimistulemused kinnitasid, et pakutud 40 lahendus on tootmiskeskkonna kontekstis tehniliselt põhjendatud ja potentsiaalselt rakendatav. The aim of this thesis was to identify the main causes of scrap occurring during the use of a 3D laser cutting head and to propose practical solutions for reducing scrap in the manufacturing company Weldmet Solution OÜ. The work focused on problems related to the introduction of a new 3D tube laser cutting machine, where production processes and setups had not yet been fully established in the company, which directly affected cutting quality and production efficiency. The theoretical part of the thesis addressed the general principles of laser cutting, the differences between 2D and 3D cutting heads, factors influencing cutting quality, and the nature of scrap in manufacturing. In addition, an overview of Lean principles and tools, such as 5S and TPM, was provided, as these support production stability, help reduce scrap, and improve equipment reliability. The theoretical framework formed the basis for the analysis of the empirical part and helped to understand which factors may cause recurring quality-related problems in the 3D cutting process. In the empirical part, the 3D laser cutting machine used by the company and its workflow were analyzed. Data were collected through interviews with laser machine operators and the production manager, as well as by observing scrap cases occurring during the cutting process. Based on the collected information, the main causes of scrap were identified, which were primarily related to variations in material dimensions and straightness. The cause-and-effect diagram revealed that many scrap cases were the result of the combined effect of several factors rather than a single error or failure. The third chapter of the thesis examined possibilities for reducing scrap through changes in cutting process logic and cutting geometry. The analysis focused on how the cutting sequence, cutting direction, and the starting and ending points of the cut affect cutting quality and the occurrence of scrap. The study showed that for certain cutting shapes and sequences when using a 3D cutting head, the risk of inaccuracies or deformations increases in the final phase of cutting, which may lead to scrap. Rethinking the cutting process and applying a more suitable cutting logic make it possible to reduce these risks and theoretically help prevent scrap already at the cutting planning stage. During the bachelor’s thesis, all of the defined research tasks were fulfilled. As a result of the analysis, the main factors influencing the quality of 3D cutting were identified, and their impact on the stability of the cutting process was assessed. The main objective of the thesis - to find possibilities for reducing scrap related to 3D cutting - was achieved, as a 42 practical solution was proposed during the research that enables, in certain cases, the avoidance of 3D cutting and thereby reduces dependence on geometrical deviations of the material. The research results confirmed that the proposed solution is technically justified and potentially applicable in the context of the production environment.