Manufaktur Komponen Energi: Memacu Masa Depan Energi Berkelanjutan dan Terbarukan
Khawatir tentang perubahan iklim dan tingkat karbon dioksida global telah mendorong energi hijau lebih dekat ke kursi pengemudi dalam beberapa tahun terakhir. Menurut Global Energy Review IEA, sebagian besar ahli memperkirakan energi terbarukan akan menghasilkan hampir 30 persen seluruh listrik pada tahun 2021, dengan generasi angin dan matahari naik masing-masing 17 persen dan 18 persen.
Meski pertumbuhan yang mengesankan ini, bahan bakar fosil terus mendominasi pasar, dengan IEA memprediksi bahwa permintaan batubara saja akan menanggung 60 persen lebih banyak dari semua energi terbarukan yang digabungkan. Akibatnya, emisi CO2 terkait energi siap mencapai kenaikan tahunan terbesar kedua sepanjang sejarah, menghapus pengurangan konsentrasi gas rumah kaca yang didorong pandemi.
Ini adalah industri yang dinamis, tentu saja, tetapi satu hal yang pasti: Konsumsi energi global—apapun bentuknya—akan terus menciptakan peluang baru bagi bengkel mesin dan produsen diskrit lain. Perumahan pompa dan turbin, gearbox, bagian akar angin kincir, komponen sumur dan bor—ini hanya beberapa bagian yang diproduksi setiap hari oleh OEM energi dan pemasok Tier mereka, banyak di antaranya cukup besar, berat dan terbuat dari bahan yang menantang seperti Inconel dan Duplex steel.
Go Big or Go Home
Bagian besar memerlukan mesin besar, pemegang pekerja besar dan alat potong besar—semua yang membutuhkan investasi besar. Klaus Miller, vice president penjualan Absolute Machine Tools Inc., Lorain, Ohio, senang membantu yang pertama ini. Dia mengatakan bahwa pasar energi dan aerospace telah lambat selama dua tahun terakhir, meskipun keduanya tampaknya sekarang meningkat seiring terlewatnya yang terburuk dari pandemi.
“Kami adalah impor You Ji dan merek mesin CNC lainnya,” kata Miller. “You Ji memengsas beberapa peralatan besar mereka dengan bearing meja hidrostatik, membuatnya cukup populer di kalangan produsen bagian energi. Itu karena mesin perkakas ini dapat menangani beban yang sangat berat yang dihadapi di sektor pemesinan ini dan sektor lainnya, dan menawarkan akurasi jangka panjang yang baik karena fitur ini.”
Dalam contoh terbaru, Absolute memasang You Ji vertical turret lathe (VTL) dengan meja 4 m. Perusahaan yang membelinya memesinan workpiece energi besar, yang menurut Miller meningkat tajam setelah kenaikan investasi energi bersih pada periode 2006 tetapi mulai meredam sekitar satu dekade kemudian saat manufaktur pindah ke luar negeri ke China, Rumania dan pemasok biaya rendah lainnya. Instalasi baru ini mungkin menunjukkan pembalikan dari tren yang telah lama terjadi.
Absolute juga memasang boring mill kapasitas besar untuk pelanggan lokal earlier this year. Meskipun manajemen bengkel tidak mengungkapkan aplikasi spesifik, mereka memberitahu Miller bahwa itu dimaksudkan untuk pekerjaan energi dan harus memiliki kapasitas beban 35.000 lbf (155.7 kN). “Mereka sudah memiliki Johnford bridge mill tetapi membutuhkan sesuatu yang lebih besar,” katanya. “Di sini lagi, di antara bearing hidrostatik dan massa mesin yang besar—130.000 lb (58.967 kg)—bukti bahwa ini adalah solusi yang tepat.”
The Heavier the Better
Massa mesin jelas penting saat mengambil potongan berat dan berusaha mencapai akurasi pada bagian yang lebih besar dari pickup truck. Miller dan lainnya menyarankan bahwa sedikit pembuat mesin perkakas saat ini “membuatnya seperti dulu” dan banyak bengkel mesin telah memilih untuk meretrofit Lucas, Giddings & Lewis dan besi tua mereka dengan kontrol CNC. Dan sementara ini adalah cara yang bagus untuk memperpanjang usia dari apa yang pasti merupakan investasi yang besar, ada saatnya bahkan peralatan terbaik kalah dari setara modernnya, seberapa banyak kali diperbarui.
Cara lain bagi bengkel untuk memaksimalkan investasi ini adalah dengan menggunakan kemampuan pemesinan bagian besar mereka untuk meluas di luar pasar energi. Misalnya, industri pertahanan adalah pengguna bagian yang sangat besar, begitu juga dengan industri pertambangan, pertanian dan konstruksi. Menangani pekerjaan seperti itu, berarti bengkel harus berinvestasi pada mesin perkakas fleksibel yang dapat dengan mudah disesuaikan dengan berbagai bagian dan memiliki fitur yang meminimalkan waktu henti.
Bernard Otto, direktir dukungan teknis dan manajer produk untuk produk Kiwa Jepang dan OKK Jepang di Methods Machine Tools Inc., Sudbury, Mass., memiliki beberapa rekomendasi bagaimana mencapai itu. Dia mengatakan bahwa banyak pelanggan Methods mendukung industri fracking, memproduksi pompa, casing dan komponen besar yang serupa. Untuk bersaing di sini tidak hanya berarti menghilangkan sejumlah besar bahan dari cetakan logam dan tahtakan secara efisien, tetapi juga menjaga spindle terus berputar.
“Utilisasi spindle yang tinggi memerlukan orang yang mengoperasikan mesin dapat memasukkan dan mengeluarkan bagian 17.000 lb (7.711 kg) ke dalam dan keluar dari mesin dengan cepat, akurat, dan di atas semuanya, dengan aman,” katanya. “Dalam sebagian besar kasus, ini paling baik dicapai dengan pallet changer.”
Going Deep
Otto juga menegaskan bahwa memiliki rentang kecepatan spindle yang luas memberikan fleksibilitas serupa. Dia mengatakan bahwa banyak machining center di arena ini memiliki gearbox 50-taper dengan hanya dua range, kecepatan tinggi dan rendah, dan maxing out di 3.600 rpm. Ini membatasi kemampuan pemilik mereka untuk menggunakan bor kecil dan alat pemotong atau memesinan alloy aluminium.
“OKK adalah salah satu pembuat yang menawarkan tiga range gear dan hingga 6.000 rpm, yang memungkinkan pelanggan mereka untuk memotong sangat agresif dengan face mill besar, misalnya, dan juga menggunakan alat potong kecil saat diperlukan,” kata Otto. “Ini membuat mereka jauh lebih serbaguna bagi bengkel yang harus memproduksi berbagai workpiece.”
Fitur lain yang perlu dicari termasuk thrust Z-axis tinggi untuk operasi bor berat, plomberi terintegrasi untuk pemegang pekerja hidrolik otomatis, dan, pada boring mill, kemampuan untuk mengunci quill (sumbu W) pada tempat, meningkatkan rigiditas secara besar ketika roughing out deep pockets. Itu adalah alasan mengapa Otto setuju dengan Miller dari Absolute bahwa mengikuti teknologi mesin perkakas saat ini adalah jalur yang jelas ke depan bagi bengkel yang ingin tetap sekompetitif mungkin.
Tetapi mungkin rekomendasi terpenting bagi produsen energi dan yang lain dengan permintaan yang berfluktuasi adalah untuk menjaga mesin tetap menyala dan sepenuhnya operasional. Ini sangat benar untuk sektor minyak dan gas, yang bisa sangat siklus, dan bagi perusahaan dengan aset mesin yang sudah lunas dan cenderung diam di antara pekerjaan.
Kata Otto, “Dalam situasi ini, departemen layanan kami sering menerima telepon dari pelanggan yang mencoba menyalakan mesin yang belum digunakan selama bulan-bulan dan kadang-kadang tahun, hanya untuk menemukan bahwa sumbu membeku atau komponen elektronik telah mati. Itulah mengapa kami menyarankan bengkel untuk mensiklus mesin mereka secara berkala, dan, lebih baik lagi, memasukkan mereka ke dalam jadwal pemeliharaan pencegahan dengan distributor yang berwenang. Melakukan itu membantu menghindari kejutan yang tidak menyenangkan, terlepas dari merek mesin, ukurannya atau jenis pekerjaan.”
Gripping Consistently
Braden Damman menyetujui kebutuhan akan pemegang pekerja hidrolik, meskipun ia segera menegaskan bahwa plomberi terintegrasi yang disebutkan sebelumnya bukan prasyarat. Insinyur aplikasi di supplier komponen pemegang pekerja Vektek LLC, Emporia, Kan., Damman menegaskan bahwa beberapa opsi konfigurasi tambahan tersedia, termasuk yang di mana fixture pemegang pekerja itu sendiri di-plomber untuk hidrolik dan didorong oleh “accumulator,” perangkat yang mempertahankan tekanan pada sistem selama pemesinan.
Terlepas dari pendekatan, pemegang pekerja hidrolik adalah pemenang yang jelas dalam hal konsistensi dan keandalan, jika tidak dalam harga. “Dalam sebagian besar aplikasi, hidrolik adalah solusi yang paling mahal, meskipun biaya awal segera diimbangi oleh peningkatan produktivitas,” kata Damman. “Itu menghilangkan variasi yang terlihat dengan metode clamping manual dan merupakan keharusan untuk proses otomatis.”
Ironisnya, banyak pekerjaan pemegang pekerja energi besar yang Damman dipanggil untuk membantu adalah untuk operasi sekunder. “Kami melihat sejumlah komponen turbin gas yang memiliki detail halus dengan toleransi yang sangat ketat,” katanya. “Dalam aplikasi ini, pelanggan sering kali ingin memasang bagian pada mesin gerinda CNC untuk finishing dan membutuhkannya untuk diotomatisasi juga. Pemegang pekerja hidrolik hampir selalu merupakan metode yang dipilih karena repeatabilitas yang tinggi.”
Larry Robbins, president spesialis pemegang pekerja SMW Autoblok Corp., Wheeling, Illinois, adalah penggemar besar clamping yang dapat diulang tetapi menegaskan bahwa sering kali perlu memindahkan ulang bagian besar karena variabilitas mereka. “Baik itu tahtakan atau cetakan, kapan pun Anda melebihi satu meter atau lebih dalam diameter, Anda hampir selalu membutuhkan cara untuk menyesuaikan lokasinya dalam chuck,” katanya. “Kami telah menawarkan penyesuaian jaw independen dengan chuck manual dan hidrolik kami selama mungkin 25 tahun sekarang tetapi telah memperluas kemampuan itu selama beberapa tahun terakhir ke dalam garis produk pemegang pekerja yang diaktifkan listrik kami.”
Energetic Workholding
Robbins menjelaskan bahwa chuck MM e-motion perusahaan memiliki sistem penempatan linear (LPS) yang berpaten yang memungkinkan operator—secara otomatis atau tidak—untuk mengukur lokasi bagian di mesin melalui touch probe, mengirim informasi posisi ke pengontrol dan membuat chuck memusatkan bagian sesuai itu. Setiap jaw didorong dan dikontrol oleh “e-motor” sendiri yang dijamin oleh coupler induktif, yang memungkinkan sistem digunakan pada aplikasi stasioner atau rotary. Segala bentuk dan ukuran bagian hingga 1.250 mm dapat diakomodasi, serta modifikasi gaya pegangan, bahkan saat bagian sedang dipesan.
Seperti beberapa orang lain di sini telah mengatakan, Robbins dan SMW Autoblok telah mengalami penurunan di sektor energi dan aerospace selama dua tahun terakhir, meskipun keduanya menikmati peningkatan akhir-akhirnya. Menariknya, ia mulai melihat permintaan dari industri minyak dan gas untuk chuck yang mampu memegang pipa yang semakin besar, permintaan yang menantang dari sudut pandang pemegang pekerja dan mesin perkakas.
“Di masa lalu, kami meredesain master jaw untuk meningkatkan kapasitas pada chuck yang ada, tetapi kami kini menghadapi desain produk sepenuhnya baru dengan permintaan untuk lubang melalui 24 inci (610 mm),” katanya. “Diameter yang sangat besar ini juga menempatkan beban berat pada bearing spindle lathe. Ini adalah sesuatu yang dapat kami atasi sedikit dengan penggunaan steady rest, tetapi di sini lagi, kami mendekati batas teknologi pemegang pekerja yang ada. Penyedia energi berada di ambang menciptakan pasar yang sepenuhnya baru.”
Agreeing on Automation
Penyedia sistem otomatisasi Fastems LLC USA, West Chester, Ohio, melihat permintaan yang serupa untuk teknologi baru. Manajer Penjualan Daerah Loy McEldowney mengatakan bahwa sektor energi secara tradisional lambat dalam mengadopsi penanganan bagian otomatis, meskipun pola pikir itu telah mulai berubah berkat kekurangan tenaga kerja terampil yang berlanjut. “Seperti banyak industri, mereka kehilangan keahlian dan tidak punya pilihan selain mengotomatisasi di mana pun mereka bisa.”
Ini memerlukan beberapa hal. Salah satu machining center penukar pallet yang dijelaskan sebelumnya adalah tempat yang baik untuk memulai, diikuti dekat oleh beberapa bentuk pemegang pekerja otomatis. Selain fixturing hidrolik dan elektronik yang telah dibahas, sistem lokasi titik nol yang diaktifkan udara atau secara mekanis juga tersedia. McEldowney mengatakan retention knob untuk sistem seperti itu sering kali dipasang langsung pada workpiece besar, dengan penerima pasangan terpasang pada pallet.
Mungkin yang terpenting adalah pengembangan proses yang stabil dan dapat diprediksi. Tugas ini dapat menantang pada bagian mesin mana pun, tetapi terutama untuk pekerjaan low-volume, high-mix yang umum di manufaktur energi. Meskipun demikian, sejumlah pemasok komponen minyak dan gas semakin banyak yang melakukan hal itu.
“Menangani investasi dalam otomatisasi dan pengembangan proses selanjutnya tidak memerlukan volume tinggi sebanyak memerlukan pesanan yang cukup dapat diulang,” kata McEldowney. “Untuk perusahaan yang memiliki perjanjian jangka panjang dengan pelanggan mereka dan dapat melihat apa yang akan datang dalam 18 hingga 24 bulan ke depan, itu jauh kurang menakutkan untuk mengeluarkan uang pada fixture khusus, pallet untuk menempatkannya, dan sistem penyimpanan otomatis atau semi-otomatis. Ketika pesanan datang, mereka hanya perlu memuat pallet, memanggil program dan memesin bagian. Dan bagi mereka yang memiliki sistem MMS (manufacturing management software) dan integrated cell controller kami, mereka dapat melakukannya lights-out. Entah bagaimana, ini membuat manufaktur volume rendah yang lebih rendah sangat efisien.”
