”Alexa: Miten älytuotteet uudistavat pulttien kunnossapidon?”
Michael Reiter oli mukana perustamassa Revoteciä kansainväliseksi konsulttitoimistoksi, jolla on kokemusta rakenteiden dynamiikasta ja rakenteiden terveyden valvonnasta.
Vuodesta 2014 lähtien yhtiö on pyrkinyt saavuttamaan aseman älytuotteiden kehittämisessä rakennesuunnittelua varten. ”Meillä oli jo maine tärinän analysoinnissa ja väsymisvaurioiden ehkäisemisessä”, Michael sanoo. Revotec käyttää ohjelmistoa dynaamisten laskelmien tekemiseen ja esimerkiksi junien ylityksissä siltoihin kohdistuvan tärinän vaikutuksen arviointiin.
Tämä ominaisuus johti sopimukseen Itävallan kansallisen rautatieyhtiön ÖBB:n kanssa vuonna 2016. Revotecin tehtävänä oli tutkia aerodynaamisten kuormitusten vaikutusta rautateiden meluesteisiin.
Michael muistaa etenkin seuraavaa: ”He halusivat tietää, mikä vaikutus kiinnikkeisiin kohdistuu, kun junat kulkevat ohi suurella nopeudella. Miten kiinnityselementtien käyttöikä muuttuu, kun esikuormitusvoima häviää, ja onko niissä mahdollista valvoa esikuormitusta jatkuvasti?”
Aerodynaaminen kuormitus on meluesteisiin junien ohi kulkiessa vaikuttava voima. Sen amplitudi riippuu junan nopeudesta ja muodosta sekä esteen korkeudesta ja etäisyydestä raideakselista. Se on paineaalto, joka muodostaa maksimiamplitudin sekunnin murtoosissa ja luo iskukuormituksen, joka johtaa meluesteen teräsrakenteen väsymisvaurioon.
Valitettavasti junien kasvava nopeus 2000-luvun alussa on suurentanut tätä ongelmaa. Alle 160 km/h nopeudessa ei oikeastaan ole ongelmia, mutta Michael kertoo: ”Saksalaiset ja itävaltalaiset junat ylittävät nyt säännöllisesti tämän nopeuden, jotkut kulkevat jopa yli 300 km/h”. Meluesteet on myös korotettu kuuteen tai seitsemään metriin, mikä moninkertaistaa dynaamisen tärinän vaikutuksen.
Tutkimus ja kehitys
”Suurin haasteemme on ollut kiinnityselementtien esikuormitusvoiman jatkuva valvonta”, Michael lisää. Revotec työllistää pienen mekaniikka-, sähkö- ja rakennusinsinööritiimin. Joachim Muik on yksi kollegoista, jotka ovat mukana nelivuotisessa tutkimushankkeessa, jossa kehitetään kaksi prototyyppiratkaisua pulttien esikuormituksen tunnistamiseen: REVO-m-pultti ja REVO-e-pultti.
Joachim havaitsi ÖBB:n etsimän jatkuvan valvonnan, jota ÖBB katsoo erityiseksi haasteeksi: ”Vaatii valtavan määrän osaamista suunnitella mutteri tai pultti, joka voi oikeasti mitata esikuormitusvoiman, mutta internetin kytkeminen pulttiin on vielä paljon vaikeampaa.”
Oliko ratkaisu jo olemassa?
Revotecin ydinliiketoimintaa on konsultointi. Michaelilla on intohimo innovointiin, mutta hän ei anna sen vaarantaa oikean kumppanin löytämistä yhteistyöhön. Yrityksen oman kehityksen lisäksi Michael sai tietää Superboltin kuormituksen tunnistavasta kiristimestä (LST), Nord-Lock Groupin teollisuus 4.0 -ratkaisusta esikuormituksen jatkuvaan valvontaan. Kiitos tästä kuuluu Nord-Lock Groupin Itävallan myynti-insinöörille Thomas Schardaxille.
Asiasta keskusteltiin ja tietoja jaettiin Nord-Lock Groupin toimistolla Saksan Lauchheimissa, minkä jälkeen osapuolet sopivat tarttuvansa ÖBB:n ongelmaan yhdessä. Joachim yllättyi aluksi siitä, että Superboltin kuormituksen tunnistava kiristin ei näyttänyt perinteiseltä mutterilta, mutta asennuksessa sen hyödyt tulivat ilmi.
Superboltin monipulttinen kiristystekniikka (MJT) jakaa kovat esikuormitusvaatimukset käsiteltäviin vääntömomentteihin useilla mutterin rungon läpi kierteistetyillä pulteilla. Esimerkiksi tavallisen M16-pultin kiristämiseen 80 kN:n esikuormitukseen tarvitaan 200 Nm:n vääntömomentti. Joachim sanoo: ”Superboltin kuormituksen tunnistavalla kiristimellä se oli vain 12 Nm jokaisessa pultissa, minkä ansiosta pystyin seisomaan tikkailla ja työskentelemään ahtaissa tiloissa.”
Esikuormituksen valvonnan tulevaisuus
Asentaminen on yksinkertaista, mutta suurin innovaatio on älytekniikoiden osuus projektin toteutumisessa. Nord-Lock Groupin älytuoteliiketoiminnan kehittäjä Pierre Kellner ja tämän kollega Damien Thomas Lyonissa ja kumppani Lisab Göteborgissa tukivat Joachimia ensimmäisellä asennuskerralla etäyhteydellä suoratoistona työpöytiensä ääressä, satojen kilometrien päässä.
”Matkustusrajoituksista huolimatta Joachimin Microsoft HoloLens -lasit tarjosivat lisätyn todellisuuden näkymän, jotta voisimme ikään kuin olla paikalla Joachimin kanssa kentällä. Hän ei ollut koskaan ennen asentanut Superbolt monipulttikiristintä saati älyratkaisujamme, mutta tällä yhteydellä voimme toimia hänen silminään ja vapauttaa kädet työhön. Eikä muistiinpanojakaan tarvitse tehdä, kun kaikki tallennetaan”, sanoo Pierre.
Kun Superboltin kuormituksen tunnistava kiristin on asennettu, se antaa tarkan, etäkäyttöisen ja jatkuvan esikuormituslukeman, jota voi katsella verkkoliittymästä mistä tahansa päin maailmaa.
”Tämän tekniikan avulla voimme määrittää laukaisutasoja, jotka ilmoittavat asiakkaille automaattisesti, kun esikuormitus on laskenut esimääritetyn rajan alapuolelle”, Michael selittää.
”Havaitsimme myös esikuormituksen häviämisen 72 tunnin kuluessa ensimmäisestä kiristyksestä ja sitten toisen häviämisen yhden vuoden valvonnan jälkeen”, hän jatkaa. Näiden tietojen avulla Superboltin kuormituksen tunnistavan kiristimen käyttäjät, kuten ÖBB, voivat asettaa optimaaliset pulttien uudelleenkiristysja kunnossapitovälit. Ne ovat korvaamatonta tietoa Revotecin tyyppiselle yritykselle, joka on erikoistunut auttamaan asiakkaita välttämään näiden infrastruktuurin väsymisvaurioita.
Paljonko potentiaalia digitaalisilla työkaluilla on alalla?
”Todella paljon potentiaalia”, sanoo Michael, joka uskoo ennakoivan kunnossapidon tulevan yhä tärkeämmäksi teollisuus- ja infrastruktuuriyrityksille. Osa Revotecin visiota on, että tietojen tallennus voidaan tehdä ilman kaapeleita tai virtalähteitä. Sen sijaan juna tallentaa itse kaikkien rautatien älytuotteiden tiedot ja syöttää ne keskustietokantaan, jonka avulla junien käyttäjät voivat suunnitella kunnossapitoaikataulut.
Joachim lisää: ”Mahdollisuuksia on loputtomasti, olipa kyse sitten meluesteestä yksinkertaisilla kiinnikkeillä tai korkean tason käyttökohteista kuten turbiineista tai painelaitteista – tätä tekniikkaa voi käyttää kaikkialla.”
”Nykyään käyttäjät muodostavat yhteyden kodin laitteisiin, kuten televisioihin, lämmitykseen ja pölynimureihin. Uskon, että teollisuudessa aletaan tehdä sama etäyhteyksillä kriittisiin komponentteihin.”
Elämästä tulee helpompaa, kun ei tarvitse olla itse paikan päällä, ja samalla kunnossapidon hallinta paranee.