KonTre: Fremtidens prosesskontroll av industrielt overflatebehandlet trekledning

Tre har utfordringer 

Fullautomatisert overvåkning av produksjonsprosesser i storskala fabrikknivå er ikke noe nytt. Bruk av sensorikk i kombinasjon med skreddersydde digitale verktøy for å overvåke kvalitet og trimme industriproduksjon, har flere industrier benyttet seg av i lang tid. Avansert statistisk prosess- og kvalitetskontroll har til en viss grad blitt tatt i bruk i treindustrien, men ligger fortsatt på et lavt nivå.  Mange mener at man enkelt kan overføre teknologi og kunnskap fra industrier som ligger lengre frem enn treindustrien når det gjelder sensor- og automasjonsteknologi.

- Men automatisert overvåkning av tre er vanskeligere enn av mange kunstige materialer som stål, metall og plast. Dette skyldes at materialegenskapene hos tre som naturprodukt varierer mye. Det er for eksempel ikke mulig å måle automatisk farge- og sprøytefeil på beisede kledningsbord med kamerasystemer, fordi tremønsteret skinner gjennom. Et annet eksempel er at måling av malingsfilmtykkelse med laser ikke er mulig pga. små forskjeller i form og overflateruhet fra bord til bord. Kort sagt, en enkel overføring og tilpasning av målemetoder, kontrollrutiner og analyse- og modeleringsmodeller fra en type industri til en annen er ikke mulig, og Gausdal Bruvolls anlegg krevde mange skreddersydde løsninger, forteller seniorforsker Ulrich Hundhausen ved Treteknisk.

Seniorforsker Ulrich Hundhausen, Treteknisk. Foto: Knut Werner Lindeberg Alsén.

Hundhausen er initiativtaker og leder for industriprosjektet KonTre, der målet er å implementere et avansert prosesskontrollsystem i den nye malingsfabrikken til den norske kledningsprodusenten Gausdal Bruvoll, som ble åpnet i 2018. Gausdal Bruvoll er prosjektets eier, og samarbeider med malingsprodusenten Jotun og ingeniørbedriften Ing. Westad AS som industrielle partnere. KonTre er et «Innovasjonsprosjekt i Næringslivet» og har et budsjett på rundt 9 millioner kroner, hvorav om lag 5,2 er industrifinansiert og 3,8 millioner kroner er støtte fra Forskningsrådet.

Industriell overflatebehandling i rask utvikling

Ideen til prosjektet med å utvikle og implementere et avansert prosesskontrollsystem for industriell overflatebehandling av kledning har Hundhausen fra studietiden når han studerte treteknologi ved universitetet i Hamburg i begynnelsen av 2000-tallet. I denne tiden var det mye på forskning på prosesskontroll i plateproduksjon av MDF og OSB, som var den første industrien i trebransjen som prøvde å utvikle analyse- og modelleringsmodeller.  Gausdal Bruvolls satsing på industriell overflatebehandling av kledning har nå gitt ham muligheten til å gjennomføre det.

- I mellomtiden har sensor- og automatiseringsteknologi utviklet seg enormt, og i dag kan vi utføre mange analyser direkte i industrien som vi tidligere kun kunne gjøre i laboratoriet, sier Hundhausen.

Bakgrunnen for prosjektet er at overflatebehandlet trekledning er det mest vanlige fasadematerialet for boliger i Norge. De siste ti årene har industriell overflatebehandling tatt store markedsandeler og utgjør nå om lag 80 prosent av totalt produsert volum. Denne utviklingen gjenspeiles i de betraktelige investeringene i malingslinjer i den norske treindustrien. Kvalitetskontroll er et nøkkeltema i denne sammenhengen, og har fått mye oppmerksomhet blant norske kledningsprodusenter de siste årene. Dette viser for eksempel etableringen av «Kledningskontrollen» i 2013, som er en frivillig kontrollordning for produsenter av overflatebehandlet kledning (http://www.kledningskontrollen.no). KonTre vil løfte industriell overflatebehandling til et annet nivå i den forstand at Gausdal Bruvolls anlegg overvåker alle varepartier/kundeoppdrag og tillater rask prosesstyring- og forbedring.

- På sikt vil hele bransjen ha stort utbytte fra KonTre, fordi Gausdal Bruvolls nye fabrikk vil ha karakter av et pilotanlegg som demonstrerer fremtidens prosesskontroll av industrielt overflatebehandlet trekledning, sier Hundhausen.

Fra det nye produksjonsanlegget til Gausdal Bruvoll SA. Foto: Gausdal Bruvoll SA.

Produksjonen er i drift.

I begynnelsen av prosjektet arbeidet prosjektgruppen mye med identifisering av kvalitetsparametere, samt utvikling, tilpasning og testing av egnede målesystemer i laboratoriet og i produksjonen. I KonTre er det benyttet utstyr som allerede anvendes i trelastindustrien​, slik som kapasitiv måling av trefuktighet, men mange andre målemetoder krevde industriell forskning og utvikling. Arbeidet med målesystemer gjaldt automatisk overvåkning av sprøyte- og fargefeil ved hjelp av kamerasystemer og akustiske sensorer, måling av malingens filmtykkelse ved hjelp termo-optisk utstyr, ultralyd og in-line veiing, deteksjon av mikroskum (luftbobler i malingsfilmen) ved hjelp av puls termografi og computertomografi (CT) og bestemmelse av måledybde til IR-termometre i trevirke.

Når vi nå går mot slutten av 2019, kan Hundhausen oppsummere at produksjonen er i drift, og at prosjektgruppen har implementert databasen som automatisk og kontinuerlig registrerer på om lag 50 målepunkter trefuktighet, overflatetemperatur, mengde påført maling, klimadata og andre parametere som kan påvirke produktkvalitet. Denne databasen skal danne grunnlag for å lage analyser og prediksjonsmodeller i det siste halvåret av prosjekttiden. Parallelt med dette arbeidet vil akustiske sensorer bli testet under industrielle forhold og evt. inkludert i kontrollsystemet for å overvåke sprøyteprosessen ved 200 m per minutt. Laboratorieforsøk utført i Jotun AS sine laboratorier i forbindelse med en masteroppgave ved Universitetet i Sørøst-Norge (USN) ga lovende resultater mht. automatisk kontroll av dysetilstopping- og slitasje som vil føre til fargefeil.

Viktig for bransjen

– For oss er dette forskningsprosjektet avgjørende for investeringene på den måten at vi øker kompetansen på industriell overflatebehandling og kan utnytte investeringene best mulig, sier Jørn Nørstelien, adm. dir. i Gausdal Bruvoll. Prosjektet inneholder mange komponenter som er viktige for bransjen. Det gir generelt økt kunnskap om industriell overflatebehandling og bidrar til økt industrialisering og ferdigstillelsesgrad. Introduksjon av avansert automasjon og statistisk produksjonskontroll vil kunne redusere produksjonskostnader, øke kvaliteten på produktene, effektivisere produksjonen og åpne opp for nye produkter. Dette er også overførbart til andre deler av industrien.

Publisert 10. desember 2019.