アルミニウム溶接を次のレベルへ - 台湾ホワイトストーン株式会社

溶接機はアルミニウムフレームにガスタングステンアーク溶接を使用します。バックグラウンドで自動保管および取り出しシステムがシートとプレートストックをレーザー切断に供給します。ピースは曲げに進み、その後残りの操作に進みます。

額入りのコラージュが、ジョージア州CMC社長で同社創設者の孫であるマット・マーティが座る机の近くの壁に掛けられている。この製造業者は 1 世紀以上にわたって営業しており、コラージュには長年にわたる同社の手仕事が示されています。 1 つの画像には、1940 年代のクレーン用に特注で製造されたキャブが示されています。その時点で、この製造業者はすでに30年以上事業を続けていました。

現在、従業員 60 人のこの会社は、商業用芝刈り機 (ゴルフコースや芝生農場を思い浮かべてください) の部品だけでなく、包装機器や油田用の特殊部品など、さまざまな製品を製造しています。とはいえ、カスタムキャブは依然として CMC の収益の重要な部分を占めています。

マーティ氏は、「当社はカスタムタクシー事業の少量生産部門に該当する」と述べ、同社の基本的な注文には月に5～8台のタクシーが含まれると付け加えた。次回飛行機に乗るときは、燃料、荷物の取り扱い、除氷、その他の特別な目的のために、駐機場を飛び回る車両をチェックしてみてください。これらの車両の運転台の一部が CMC から供給された可能性が十分にあります。他の運転台は、鉄道保守ヤード、特殊フォークトラック、鉱山、警備、建設用に製造された車両に使用されます。

CMC のニッチな分野はニッチな機器です。同社が 1940 年代と 1950 年代に製造した特殊車両は、製造業者が現在行っている作業の組み合わせにおける製品と非常によく似ており、綿密な計画が必要でした。しかし、ブランキングの自動化、合理化された成形、溶接における信じられないほど詳細なプロセス計画など、現在の製品の製造方法は、おそらく同社の創業者を混乱させただろう。

マーティの祖父が 1910 年にシカゴマニュファクチャリングカンパニー (CMC) を立ち上げたとき、市内には車よりも馬の数の方が多かったです。店の最初の数十年間、従業員は車載給湯器 (1900 年代初頭の最先端技術) を製造していました。 1950 年代半ばまでに、同社はすでに特殊車両のキャブ市場で確立されたプレーヤーでした。

マーティは若い頃、板金職人がカットラインをレイアウトし、サイズに合わせて部品を切断し、シングルステーションパンチで穴を開け、機械式ブレーキで成形するのを見たことを思い出しました。「彼らは多くの半径の加工も行うことができました」とマーティ氏は思い出し、この工場では複雑な輪郭や円錐が大量に製造されており、すべてが珍しい方法で文書化されていたと付け加えた。

「エンジニアリングプリントはすべてフルサイズで描かれ、オフィスの大きなテーブルで行われました」とマーティ氏は語った。これらは等角図の典型的な青写真ではありませんでした。「3 つのビューはすべて、同じ紙に異なる色で描かれ、重なり合っていました。」

マーティは首を振って笑いました。「それらはとても読みにくくて、まったく理解できませんでした」と彼は言い、一緒に働いた人たちは当然それらを理解することができたと付け加えた。図面の読み方を学んだ人にとって、図面は非常に複雑な作業となり得るものの全体像を示し、おそらく同社の従業員が現在取り組んでいる大規模な製造の前兆かもしれません。

もちろん、そのようなユニークな実物大のプリントは現在では使用されていません。何十年にもわたって、CMC は ProE や SolidWorks などの設計ソフトウェアを採用しました。現在、同社は TRUMPF ブランキングシステムとプレスブレーキに TruTops を使用し、オフラインでブレーキプログラムをシミュレーションしています。同社の OTC DAIHEN 溶接電源は、さまざまな作業に合わせて電圧とアンペア数を調整し、100 の個別の溶接設定を保存できます。 CMC は、ブランキングから溶接までの金属製造のデジタル化を受け入れていますが、業務の中心は依然として溶接と組立にあり、複雑な製造には細部への特別な注意が必要です。

認定溶接検査員および教育者 (CWI/CWE) である溶接エンジニアのジェイソン・スミスは、CMC のアルミニウム溶接ゲームを強化するために 2021 年 9 月に雇用されました。同氏は、2021年に導入した同社の8kW固体TRUMPFレーザーで作られた、エッチングが点在するアルミニウム素材を指摘した。これらの素材は、鉄道保守車両用の特殊運転台の製造された「外皮」となる予定だった。それは南東部の企業に送られ、その後ヨーロッパの最終顧客に送られる予定だった。

(左から) 社長のマット・マーティ氏と溶接エンジニアのジェイソン・スミス氏は、CMC のアルミニウム製造および溶接能力を強化する取り組みを主導してきました。このショップは現在、鉄道車両および部品の溶接に関する欧州規格である EN 15085-2 の認定を取得しています。

「これをすべて手作業で配置しなければならなかったとしたら」とスミス氏は、レーザーでエッチングされた溶接位置を指しながら言い、「それは悪夢だったでしょう」と語った。

1981 年、CMC はアトランタ北西のジョージア州ウィンダーに施設を開設しました。 6 年後、CMC はシカゴオフィスを閉鎖し、すべてをジョージア州のオフィスに移転しました。

マーティの父親は 1989 年に亡くなり、その後マーティが事業を引き継ぎ、現在は CMC オブジョージアとして知られています。 2007 年に、店は州の北東端近くの小さな町、トコアの工場に移転しました。この動きはいくつかの理由から戦略的でした。まず、この地域はノースジョージア山脈の真ん中にあり絵のように美しいですが、製造業の長い歴史もあります。 115,000平方フィートの敷地。 CMCが移転した工場は、以前は廃棄物処理装置メーカーが入居していた。第二に、工場は CMC に製造能力を強化するために必要なオープンレイアウトと天井クレーンスペースを与えました。ワインダー施設の労働者は、大規模な製造物があるステーションから別のステーションに移動するのを待つのにあまりにも長い時間を費やしました。現在、作業は単純なフローパターンに従っており、原材料は工場の遠端で入力され、完成品はオフィスの隣の近端で出荷用に準備されます。 4 台の 20 トンクレーンと 18 台のジブクレーンが、全員が移動しながら作業を続けるのを支援します。

また 2007 年に、CMC は 2 台の TRUMPF レーザーを供給する STOPA 自動保管および検索システムに投資しました。「材料をあちこちに保管したくなかったのです」とマーティ氏は言います。「何があるか分からず、作業を進めることができませんでした。部品を切断して STOPA に保管し、必要に応じてそれらを取り出すことができます」彼ら。"

同社のテクノロジーの使用は、特に 8 kW 固体レーザーへの投資後、近年進化しました。新しい機械は非常に多くの処理能力を備えているため、同社はレーザーを夜間に稼働させる必要がなくなり、先を行くことは以前ほど重要ではなくなりました。ライブ在庫は依然としてシステムの最大の利点です。マウスを数回クリックするだけで、ショップはどのような素材を持っているか、何を注文すべきかを確認できます。

製造現場を歩きながら、マーティは余分な仕掛品（WIP）のいくつかを指摘しました。これは、過去数年間にあまりにも多くの製造業者が経験したサプライチェーンの問題の明らかな兆候です。 CMC は原材料の入手に問題はありませんでしたが、購入したコンポーネントや消耗品の入手が困難でした。

しかし、最も重大な課題は注文の遅れから生じています。 CMC は製造を開始しましたが、サプライチェーン内の他の企業が必要な部品を入手できないことを知り、ブレーキをかけました。そうは言っても、マーティ氏は、顧客が出荷にゴーサインを出したときにショップが迅速に対応できるようにするため、少なくとも現時点では WIP を削減するつもりはありません。

「私たちは顧客を満足させたいと考えています。そのため、より多くの在庫を抱えています」とマーティ氏は説明しました。彼はSTOPAシステム近くの生の在庫ラックを指しながらこう言った。顧客の需要に確実に対応できるように、CMC はさらに多くの原材料在庫も保有しています。

STOPA は、切断されたブランクを成形部門に隣接するオフロードテーブルに搬送します。このテーブルには、シートフォロアと大きなフランジを考慮した大きなオープン高さを備えた 2 台の TRUMPF プレスブレーキが備えられています。多くの部品は、エッチングされた溶接位置だけでなく、エッチングされた部品の識別も含めてブランキングから現れます。

溶接、塗装、組み立ての下流に目を向けると、部品の識別がなぜ非常に重要であるかが簡単にわかります。 CMC はピースパーツやサブアセンブリを製造していますが、収益の大部分は数百のコンポーネントと（文字通り）数千の溶接箇所を含む大規模アセンブリから得られます。

8 kW ソリッドステートレーザーは 0.25 インチを切断します。カスタムキャブアセンブリ向けの材料。

フロントオフィスの会議室に戻ると、溶接エンジニアのジェイソン・スミスは書類の束を指差し、アルミニウムの溶接スタッドに関する何百ものコールアウトが含まれるページをめくりました。それは分厚い束の真ん中にある 1 ページにすぎません。「この製品は CPC2 であり、100% 目視検査が必要です。すべての溶接部を目視検査する必要があり、文字通り何千もの溶接部があります。」

CPC2 は、鉄道車両およびコンポーネントの溶接に関する欧州規格 EN 15085-3 に記載されている非破壊検査 (NDE) 要件を規定する職務分類を指します。

昨年 CMC に入社して以来、Smith は同社の EN 15085 規格認証の取得に貢献しました。これは北米の製造業者の中では珍しい偉業です。この規格は、溶接機の連続性要件を次のレベルに引き上げます。たとえば、EN 規格に準拠して製造された新しい作業を開始するには、溶接工は、現在の作業に特有の溶接要件を実行できることを証明するテストを受ける必要があります。「溶接工の資格を維持するには、その溶接工の資格に該当する試験を6か月ごとに受けなければなりません」とスミス氏は語った。「その後、2年ごとに溶接工の資格を更新するために最初の溶接試験をやり直す必要があります。

「仕事でGMAW-P突合せ溶接が必要な場合、溶接工は溶接を実行し、目視検査、放射線検査、破壊検査を受け、最後に曲げ検査を受けなければなりません」とスミス氏は続けた。「隅肉溶接の場合は、隅肉溶接破断試験を実施し、マクロエッチング用にサンプルを切り出します。」同氏は、溶接試験の要件は仕事の要件によって異なるが、いずれの要件も「溶接工は自分の技術と能力に対して責任を負う」ことを保証すると付け加えた。

溶接の手順は非常に丁寧です。 Smith では、許容可能な移動速度、ボルト、アンペア数などの範囲を指定する代わりに、プロセスの選択 (パルスガスメタルアーク溶接、GMAW-P、またはガスタングステンアーク溶接 (GTAW)、電圧、アンペア数、および移動速度。

今日、スミスはさまざまな帽子をかぶっていますが、そのうちの 1 つは教師です。「トレーニングは私のバックボーンです」と彼は言いました。 (スミスは、ノースジョージア工科大学で溶接講師として数年間過ごしました。) スミスは一日中、溶接工と協力し、彼らの技術を観察し、改善します。溶接がより困難になるにつれて、その技術はますます重要になります。

スミス氏は、直径 2 インチの 6061-T6 アルミニウムを使用した 1 つの仕事を指摘しました。 0.25インチの角チューブ。壁は 0.080 インチ、5052-H32 アルミニウム外板に溶接されています。溶接工は GMAW-P を使用して、ストリンガービードを垂直上向きに配置しましたが、焼き切れる気配はまったくありませんでした。このセットアップには、ヒートシンクに使用されるステンレス鋼のバッキングプレートが組み込まれていますが、成功の多くは溶接機の技術にかかっています。溶接機の移動速度は、突き出し、ガンの角度、スタンドオフとともに極めて安定している必要があり、垂直方向に溶接するのは簡単なことではありません。たとえ微細な織りでも熱が許容範囲を超え、溶接機が溶けてしまう可能性があります。

トレーニング以外にも、スミスはコミュニケーションコーディネーターとして、特に社内のより複雑なアセンブリの一部で、図面の解釈を支援したり、フロアのコンピューターワークステーションで利用できる 3D-CAD 表現を通じて担当者を案内したりしています。

これらすべては、スミスが果たすさらに別の役割、特に EN 鉄道規格に認定された仕事において、全体の製造時間を短縮する効率を見つけることにつながります。この規格では、アルミニウム素材を認証し、分離することが求められています。「アルミニウムのみ」の標識は工場内のさまざまな設備に見られます。また、品質管理担当者は製造のさまざまな段階で検査して承認する必要があり、これが切断や曲げから生じるバッチサイズを決定する要因となります。

以前は、ショップでは完成した部品を品質管理 (QC) に「ドリップフィード」していました。結局のところ、柔軟な切断および曲げ装置を備えているため、迅速な切り替えが可能であり、バッチサイズが小さいほど流れが良くなります。特に QC リソースを考慮に入れる場合は、必ずしもそうではありません。 EN 作業の場合、品質担当者は各部品が許容範囲内で切断および曲げられていることを確認する必要があります。これには、部品固有の公差だけでなく、大規模なアセンブリの「親子」部品関係に影響を与える公差も含まれます。

レーザーオペレーターは、同社の STOPA 自動保管および検索システムの隣に設置された 8 kW 切断システムを監視しています。

「現在では、（組立に）必要なすべての材料が製造前に切断され準備が整っているため、（QCでの）タイムラグはありません」とスミス氏は述べ、これだけでも特定の鉄道運転台製品の生産を数週間短縮するのに役立ったと付け加えた。

マーティは STOPA システムの前を歩き、塔を見上げました。「そうですね、あれはタイミングが悪かったですね」と、2007 年から 2009 年のビジネス環境を振り返ってみました。この店は 2007 年にシステムを導入し、2008 年に緩やかな成長を遂げましたが、2009 年に底を打ったのです。 2008 年 10 月までは存続しましたが、2009 年にすべてが閉鎖されました。」

しかしマーティ氏は、この投資について後悔はしていないと付け加えた。同社には大不況を乗り切るだけの資金があり、自動化のおかげでその後数年間、迅速にビジネスを再建することができました。

2020年のパンデミック不況でも同じことが当てはまり、「航空業界はまさに停止に陥っているのが見えた」と同氏は語った。「それで、航空/陸上輸送機器を製造する顧客もすべて停止しました。」しかし、CMC ではいつもそうであるように、最終的にはビジネスが戻り、需要の不足はもはや問題ではなくなりました。

現在の課題はサプライチェーンに関するものです。それでも、以前と同様に、CMC は前進を止めていません。顧客を守るために、より多くの在庫を抱えている。そして、現在の課題にもかかわらず、アルミニウム溶接への継続的な投資は停止されていません。また、年末までに ISO 9001 認証を取得する予定です。

マーティ氏は、CMCによるアルミニウム溶接の強化について言及し、「過去1年間で当社のビジネスはさらに複雑になった」と語った。「それは私たちにとって良いことになるでしょう。」同氏は、このような複雑さにうまく対処できればCMCに競争力がもたらされ、そこにチャンスがあると付け加えた。