Δρ. Χιονόπουλος (Παν/μιο Δ. Αττικής): Κρίσιμες οι συγκολλήσεις για τη ζωή των πλοίων

Οι «συγκολλήσεις δεν είναι απλώς το επαγγελματικό αντικείμενο, είναι τρόπος ζωής»- «Η συγκόλληση που είναι το κύριο μέσο σύνδεσης των μεταλλικών στοιχείων ενός πλοίου, δεν εξασφαλίζει απλώς ότι “δεν θα μπαίνει νερό”. Καθορίζει: τη στεγανότητα (δεξαμενές, διαμερίσματα, κύτος), αλλά και την αντοχή, τη δυσκαμψία, την κόπωση και τη μακροζωία της κατασκευής.

Με απλά λόγια: Ο σωστός σχεδιασμός και η σωστή εκτέλεση της συγκόλλησης (μέθοδος, παράμετροι, ακολουθία, προθέρμανση/θερμικές καταπόνηση, έλεγχοι) επηρεάζουν το πως λειτουργεί και συμπεριφέρεται το πλοίο στη θάλασσα για δεκαετίες». Αυτά μας τα λέει ο δρ Σταύρος Χιονόπουλος, που ξέρει στην πράξη τι εστί «τσιμπίδα»! Σήμερα είναι επίκουρος καθηγητής στον τομέα Μηχανικών και Μεταλλουργικών Δοκιμών και Ελέγχων του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής. Μας μιλά, στο πλαίσιο του αφιερώματος του SLpress.gr: «Τεχνολογίες αιχμής στη ναυτιλία και ο ρόλος των Πανεπιστημιακών Σχολών Ναυπηγών».

-Πως επιλέξατε τον τομέα των συγκολήσεων;

Η προσωπική μου σχέση στις συγκολλήσεις ξεκίνησε στο τέλος των σπουδών μου στη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ. Τότε, ο επιβλέπων καθηγητής της διπλωματικής μου εργασίας, ο οποίος πλέον δεν βρίσκεται στη ζωή, με παρότρυνε να τον ακολουθήσω στη Σχολή Ναυπηγών Μηχανικών του ΕΜΠ, όπου ο ίδιος μεταπηδούσε και να εκπονήσω μαζί του διδακτορική διατριβή πάνω στις συγκολλήσεις.

Μέχρι εκείνη τη στιγμή, ήξερα τις συγκολλήσεις μόνο μέσα από κάποιες αναφορές σε σχετικά με υλικά και κατεργασίες προπτυχιακά μαθήματα. Όταν όμως μου πρότεινε έρευνα στις συγκολλήσεις ναυπηγικού αλουμινίου, τόσο πειραματικά όσο και υπολογιστικά, θα έλεγα πως ενεργοποιήθηκε μέσα μου η δημιουργικότητα και η επιστημονική μου περιέργεια. Από εκεί και πέρα, τα υπόλοιπα είναι ιστορία.

Οι συγκολλήσεις δεν έγιναν απλώς το επαγγελματικό μου αντικείμενο, έγιναν τρόπος ζωής. Πέρα από τη διδακτορική μου διατριβή, εργάστηκα για περισσότερα από 15 χρόνια ως επικεφαλής σε θέματα ποιότητας συγκολλητής κατασκευής στα Ναυπηγεία Ελευσίνας. Παράλληλα, μέχρι σήμερα δραστηριοποιούμαι ως ελεύθερος επαγγελματίας με συμβουλευτική και τεχνική υποστήριξη σε συγκολλητές κατασκευές. Και ως μέλος ΔΕΠ στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής, στο Τμήμα Ναυπηγών Μηχανικών, υπηρετώ ένα γνωστικό αντικείμενο που, όπως ορίζεται θεσμικά, αφορά καθαρά την παραγωγή πλοίου και τις ναυπηγικές συγκολλήσεις.

-Οι τρόποι συγκόλλησης α) είναι διαφορετικοί στα πλοία και β) πόσο σημαντικό είναι για την κατασκευή, την στεγανότητα του σκάφους γ) πόσο προσθέτει στο βάρος του και δ) αν πιστοποιείται η διαδικασία;

-α) Στον πυρήνα τους, οι μέθοδοι είναι οι ίδιες με αυτές που συναντάμε και σε βαριές μεταλλικές κατασκευές: κυριαρχούν οι συμβατικές συγκολλήσεις ηλεκτρικού τόξου (με διάφορες παραλλαγές), ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται και συγκολλήσεις φλόγας.

Η διαφορά στη ναυπηγική δεν είναι μόνο “ποιά μέθοδος”, αλλά σε ποια κλίμακα, σε ποια θέση, με ποιες ανοχές, με ποια απαίτηση αξιοπιστίας και με ποιο παραγωγικό ρυθμό γίνεται η συγκόλληση. Σε μεγάλες ναυπηγικές μονάδες του εξωτερικού (Ευρώπη και κυρίως Ασία), όπου ο όγκος παραγωγής είναι τεράστιος, η αυτοματοποίηση είναι πολύ πιο έντονη και εφαρμόζονται σε μεγαλύτερη έκταση αυτοματοποιημένες διαδικασίες και συχνά μη συμβατικές τεχνικές.

β) Η συγκόλληση είναι το κύριο μέσο σύνδεσης των μεταλλικών στοιχείων ενός πλοίου. Δεν εξασφαλίζει απλώς ότι “δεν θα μπαίνει νερό”. Καθορίζει: τη στεγανότητα (δεξαμενές, διαμερίσματα, κύτος), αλλά και την αντοχή, τη δυσκαμψία, την κόπωση και τη μακροζωία της κατασκευής. Με απλά λόγια: ο σωστός σχεδιασμός και η σωστή εκτέλεση της συγκόλλησης (μέθοδος, παράμετροι, ακολουθία, προθέρμανση/θερμικές καταπόνηση, έλεγχοι) επηρεάζουν το πως λειτουργεί και συμπεριφέρεται το πλοίο στη θάλασσα για δεκαετίες.

(γ) Το βάρος των συγκολλήσεων σε μια σύγχρονη ναυπηγική κατασκευή αντιστοιχεί περίπου στο 2% έως 4% του συνολικού βάρους της μεταλλικής κατασκευής του πλοίου, δηλαδή του κύτους και όλων των μεταλλικών στοιχείων του. Πρόκειται για το υλικό προσθήκης που εισάγεται μέσω των ραφών συγκόλλησης και το οποίο, αν και σε κάθε επιμέρους σημείο φαίνεται μικρό, στο σύνολο της κατασκευής γίνεται ιδιαίτερα σημαντικό.

Για παράδειγμα, ένα επιβατηγό πλοίο μήκους περίπου 120 μέτρων, σαν αυτά που δραστηριοποιούνται στο Αιγαίο, έχει βάρος συγκολλήσεων της τάξης των 150-200 τόνων. Αν αυτό το βάρος το «μεταφράσουμε» σε συγκολλήσεις μίας στρώσης, μονοκόρδονες όπως λέμε, τότε το συνολικό μήκος των ραφών μπορεί να ξεπεράσει τα 200 χιλιόμετρα.

Αντίστοιχα, σε ένα δεξαμενόπλοιο μήκους περίπου 250 μέτρων, το βάρος των συγκολλήσεων φτάνει τις αρκετές εκατοντάδες τόνων, ενώ το συνολικό μήκος των ραφών μπορεί να ξεπεράσει τα 500 χιλιόμετρα. Για φανταστείτε: Απόσταση Αθήνας- Θεσσαλονίκης. Αν μιλήσουμε δε για την περίπτωση των σύγχρονων πλοίων μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων, τα οποία πλέον ξεπερνούν τα 400 μέτρα σε μήκος, τα μεγέθη είναι ακόμη πιο εντυπωσιακά: το βάρος των συγκολλήσεων υπερβαίνει τους 1.000 ή και τους 2.000 τόνους, ενώ το συνολικό μήκος συγκολλήσεων ξεπερνά τα 2.000 χιλιόμετρα.

Τα μεγέθη αυτά δείχνουν ότι η συγκόλληση δεν είναι μια «δευτερεύουσα» λεπτομέρεια της ναυπηγικής κατασκευής. Επηρεάζει το συνολικό βάρος, κυρίαρχα το κόστος παραγωγής και τη συμπεριφορά του πλοίου σε όλη τη διάρκεια ζωής του. Για τον λόγο αυτό, ο σωστός σχεδιασμός των συγκολλήσεων δεν αφορά μόνο την αντοχή και τη στεγανότητα, αλλά και τη συνολική βελτιστοποίηση της κατασκευής.

-Πείτε μας για την τεχνολογία 3D, τι νέο φέρνει για την επισκευή πάνω στο πλοίο;

Η τρισδιάστατη τεχνολογία στα μεταλλικά στοιχεία δεν περιορίζεται πλέον σε εργαστηριακές εφαρμογές. Στη ναυπηγική εξελίσσεται μια μορφή προσθετικής κατασκευής (Additive Manufacturing – A.M.) με χρήση ηλεκτρικού τόξου και σύρματος (Wire-Arc A.M – WAAM), όπου το μεταλλικό κράμα «χτίζεται» στρώση-στρώση με απόλυτα ελεγχόμενο τρόπο. Αξιοποιούνται οι συμβατικές μέθοδοι συγκόλλησης που συναντάμε στη ναυπηγική όχι για την ένωση δύο στοιχείων, αλλά για δημιουργία νέου υλικού με συγκεκριμένη γεωμετρία.

Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι αντί να αντικαθίσταται ένα ολόκληρο εξάρτημα, μπορεί να ανακατασκευάζεται μόνο το φθαρμένο τμήμα του, με ελεγχόμενη προσθήκη μετάλλου. Έτσι, μειώνεται ο χρόνος ακινησίας του πλοίου, περιορίζεται το κόστος και επιτυγχάνονται πιο στοχευμένες και τεχνικά ορθές επισκευές.

Μακροπρόθεσμα, η τεχνολογία αυτή μπορεί να επιτρέψει την παραγωγή ή ανακατασκευή εξαρτημάτων απευθείας επάνω στο πλοίο, με ψηφιακές οδηγίες από το τεχνικό γραφείο και κατάλληλο εγκατεστημένο εξοπλισμό. Μια τέτοια εξέλιξη θα μεταβάλλει ριζικά τη φιλοσοφία της εφοδιαστικής αλυσίδας: λιγότερα αποθέματα ανταλλακτικών, λιγότερες μεταφορές, περισσότερη ψηφιακή διαχείριση τεχνικών δεδομένων.

Αυτό φυσικά απαιτεί αυστηρό έλεγχο, κανονιστικό πλαίσιο από τους νηογνώμονες, το οποίο ωστόσο ήδη διαμορφώνεται και υψηλό επίπεδο τεχνικής υποστήριξης. Όμως ως κατεύθυνση, πρόκειται για μια αλλαγή φιλοσοφίας: από την παραδοσιακή εφοδιαστική διαχείριση ανταλλακτικών, σε μια ψηφιακά υποστηριζόμενη, επιτόπια παραγωγή υψηλής τεχνολογίας.

-Πότε ιδρύθηκε το εργαστήριο συγκολήσεων, τι μαθαίνει στους φοιτητές και γιατί να γίνεται αυτό σε πανεπιστημιακό επίπεδο και όχι σε μια τεχνική σχολή;

Το Εργαστήριο Ναυπηγικών Συγκολλήσεων υπάρχει ουσιαστικά από την περίοδο λειτουργίας του Τμήματος στο πλαίσιο του πρώην Τεχνολογικού Εκπαιδευτικού Ιδρύματος. Με τη μετεξέλιξη του Τμήματος και την ένταξή του στην Πολυτεχνική Σχολή του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής, το εργαστήριο αναβαθμίστηκε και επαναπροσδιορίστηκε, ώστε να ανταποκρίνεται στο επίπεδο σπουδών ενός διπλωματούχου Ναυπηγού Μηχανικού.

Σήμερα το εργαστήριο έχει πολλαπλή αποστολή. Πρώτον, εκπαιδευτική. Οι φοιτητές δεν μαθαίνουν απλώς πώς εκτελείται μια συγκόλληση, αλλά κατανοούν σε βάθος τη φυσική της διεργασίας, τη μεταλλουργία, τις θερμικές παραμορφώσεις, την αντοχή και την κόπωση των κατασκευών, καθώς και τα πρότυπα και τις απαιτήσεις ποιότητας.

Εκπαιδεύονται επίσης στις μη καταστρεπτικές μεθόδους ελέγχου και λαμβάνουν ουσιαστικά στοιχεία που σχετίζονται με τον ρόλο του επιβλέποντος μηχανικού συγκολλήσεων και, κυρίως, του επιθεωρητή συγκολλήσεων, ρόλοι ιδιαίτερα σημαντικοί για την επαγγελματική τους πορεία και για την ασφάλεια των κατασκευών.

Δεύτερον, το εργαστήριο έχει ερευνητικό χαρακτήρα. Λειτουργεί ως χώρος ανάπτυξης και δοκιμής νέων τεχνολογιών, υλικών και μεθόδων, συνδέοντας τη θεωρία με τη βιομηχανική πράξη και μεταφέροντας σύγχρονη τεχνογνωσία στη ναυπηγική παραγωγή. Τρίτον, επιτελεί ρόλο διασύνδεσης με την αγορά. Μέσω συνεργασιών με ναυπηγεία, τεχνικές εταιρείες και θεσμικούς φορείς, συμβάλλει στη μεταφορά τεχνογνωσίας και στην τεχνική υποστήριξη της βιομηχανίας.

Γιατί όμως αυτό να γίνεται σε πανεπιστημιακό επίπεδο και όχι σε μια τεχνική σχολή; Η τεχνική σχολή εκπαιδεύει τον τεχνίτη που εκτελεί τη συγκόλληση. Το πανεπιστήμιο εκπαιδεύει τον μηχανικό που τη σχεδιάζει, τη βελτιστοποιεί, την πιστοποιεί και αναλαμβάνει την ευθύνη της συνολικής κατασκευής. Πρόκειται για διαφορετικό επίπεδο γνώσης και ευθύνης. Ο ναυπηγός μηχανικός οφείλει να γνωρίζει όχι μόνο «πώς γίνεται», αλλά «γιατί γίνεται έτσι» και «ποιες συνέπειες έχει» σε επίπεδο αντοχής, ασφάλειας και διάρκειας ζωής του πλοίου.
Με αυτή τη φιλοσοφία λειτουργεί το εργαστήριο: ως χώρος εκπαίδευσης, έρευνας και ουσιαστικής σύνδεσης με την παραγωγή, στο επίπεδο που απαιτεί η σύγχρονη ναυπηγική βιομηχανία.

-Πόσο επικίνδυνη είναι αυτή η εργασία, έχει μέλλον;

Η συγκόλληση είναι μια εργασία που μπορεί να γίνει επικίνδυνη όταν δεν τηρούνται οι κανόνες. Υπάρχουν κίνδυνοι από αναθυμιάσεις και καπνούς, από την ακτινοβολία του τόξου, από τη θερμότητα και τα εγκαύματα, από ηλεκτρικούς κινδύνους, από κακές εργονομικές στάσεις, αλλά και από την εργασία σε κλειστούς χώρους ή σε ύψος, κάτι ιδιαίτερα συνηθισμένο στη ναυπηγική. Ωστόσο, σήμερα υπάρχουν σαφείς κανονισμοί, μέσα ατομικής προστασίας και οργανωμένες διαδικασίες που, όταν εφαρμόζονται σωστά, καθιστούν τη συγκόλληση μια απολύτως ελεγχόμενη και επαγγελματική δραστηριότητα.

Όσο για το μέλλον της, είναι ισχυρό. Οι μεταλλικές κατασκευές δεν πρόκειται να εκλείψουν. Αντίθετα, η ενεργειακή μετάβαση, τα νέα καύσιμα, οι αυξημένες απαιτήσεις αξιοπιστίας, οι επισκευές και οι μετασκευές πλοίων δημιουργούν ακόμη μεγαλύτερη ανάγκη για εξειδικευμένους επαγγελματίες. Όχι μόνο για ικανούς συγκολλητές, αλλά και για μηχανικούς συγκολλήσεων και επιθεωρητές που μπορούν να λαμβάνουν σωστές τεχνικές αποφάσεις.

Αυτός ακριβώς είναι και ο ρόλος της πανεπιστημιακής εκπαίδευσης: να διαμορφώνει σύγχρονους μηχανικούς, με γνώση των κινδύνων, των κανονισμών και της τεχνολογίας, ώστε να δίνουν τεκμηριωμένες οδηγίες, να οργανώνουν την ασφάλεια και να διασφαλίζουν την ποιότητα σε κάθε στάδιο της κατασκευής.

-Η ψηφιακή τεχνολογία, η ρομποτική, καταργούν τις θέσεις εργασίας στον τομέα αυτό;

Η ψηφιακή τεχνολογία και η ρομποτική δεν καταργούν συνολικά τις θέσεις εργασίας· τις μετασχηματίζουν. Η αυτοματοποίηση αναλαμβάνει το πιο επαναλαμβανόμενο, βαρύ και συχνά πιο επικίνδυνο μέρος της εργασίας, αλλά ταυτόχρονα δημιουργεί νέους ρόλους: προγραμματισμό, επίβλεψη, ποιοτικό έλεγχο, συντήρηση εξοπλισμού, διαχείριση δεδομένων και πιστοποίηση διαδικασιών. Με άλλα λόγια, μειώνεται η απλή χειρωνακτική επανάληψη και αυξάνεται η ανάγκη για τεχνική εξειδίκευση και υψηλότερο επίπεδο γνώσης.

Στη ναυπηγική, λόγω της μεγάλης κλίμακας των κατασκευών και της πολυπλοκότητας της γεωμετρίας σε πολλά σημεία, θα υπάρχει πάντα ανάγκη για ανθρώπινο δυναμικό. Η ρομποτική και τα ψηφιακά συστήματα αυξάνουν την παραγωγικότητα και την ακρίβεια, αλλά δεν υποκαθιστούν τον μηχανικό και τον εξειδικευμένο τεχνικό. Αντίθετα, ενισχύουν τον ρόλο τους και, σε πολλές περιπτώσεις, διευρύνουν την ανάγκη για καλά εκπαιδευμένους επαγγελματίες που μπορούν να διαχειριστούν, να ελέγξουν και να βελτιστοποιήσουν τις νέες τεχνολογίες.

-Μπορεί να συνδεθεί το εργαστήριο με την αγορά – υπάρχουν προγράμματα που υλοποιούνται μέσω του εργαστηρίου;

Η σύνδεση του εργαστηρίου με την αγορά δεν είναι απλώς επιθυμητή· είναι απαραίτητη. Ένα πανεπιστημιακό εργαστήριο οφείλει να έχει διπλή αποστολή: αφενός την εκπαίδευση και την έρευνα, αφετέρου την ουσιαστική διασύνδεση με την παραγωγή και τις πραγματικές ανάγκες της βιομηχανίας.

Η σύνδεση αυτή επιτυγχάνεται μέσα από συνεργασίες με ναυπηγεία, βιομηχανικές μονάδες και θεσμικούς φορείς. Το εργαστήριο μπορεί να παρέχει τεχνικές υπηρεσίες και μελέτες, να αναπτύσσει και να επικυρώνει διαδικασίες συγκόλλησης, να υποστηρίζει την πιστοποίηση τεχνικού προσωπικού, να διενεργεί δοκιμές και επιθεωρήσεις, να παρέχει τεκμηρίωση και εξειδικευμένες εκπαιδεύσεις ή σεμινάρια.

Παράλληλα, προχωρούμε σταδιακά στη διαμόρφωση προτάσεων για συμμετοχή και υλοποίηση ερευνητικών έργων, ώστε η γνώση που παράγεται στο πανεπιστήμιο να επιστρέφει στην πράξη και να ενισχύει την ανταγωνιστικότητα της ελληνικής ναυπηγικής και βιομηχανικής δραστηριότητας. Στόχος μας είναι το εργαστήριο να λειτουργεί ως γέφυρα: ανάμεσα στη θεωρία και την πράξη, στην εκπαίδευση και την παραγωγή, στην γνώση και την εφαρμογή.

-Όλα αυτά μαζί, όπως η συγκόλληση ως διαδικασία

Θέλω να τονίσω κάτι που ίσως δεν φαίνεται εύκολα προς τα έξω: η συγκόλληση δεν είναι απλώς μια τεχνική διαδικασία. Είναι ένας ολόκληρος κόσμος. Απασχολεί ανθρώπους από τεχνικό προσωπικό βασικής εκπαίδευσης έως ερευνητές και ακαδημαϊκούς υψηλής εξειδίκευσης. Αφορά τον πυρήνα της μεταλλικής κατασκευής ενός πλοίου.

Έχει τεχνικό, επιστημονικό και παραγωγικό ρόλο ταυτόχρονα. Δεν είναι μόνο τέχνη, ούτε μόνο επιστήμη, ούτε απλώς μια παραγωγική διαδικασία που πρέπει να έχει ποιότητα, αντοχή, υψηλή παραγωγικότητα και χαμηλό κόστος. Είναι πεδίο κρίσιμων αποφάσεων: από το στάδιο του σχεδιασμού, στην επιλογή υλικών και διαδικασιών, στην υλοποίηση, στον έλεγχο, μέχρι και το κλείσιμο του κύκλου ζωής ενός ναυπηγήματος.

Αυτό προσπαθούμε να μεταδώσουμε στους φοιτητές μας: ότι η συγκόλληση είναι στρατηγικό εργαλείο. Ότι κάθε απόφαση γύρω από αυτή επηρεάζει την ασφάλεια, τη διάρκεια ζωής, το περιβαλλοντικό αποτύπωμα και την οικονομική βιωσιμότητα της κατασκευής.
Παράλληλα, θεωρούμε χρέος μας να το αναδείξουμε και στην αγορά. Η σωστή κατανόηση της σημασίας των συγκολλήσεων μπορεί να οδηγήσει σε κατασκευές υψηλής προστιθέμενης αξίας, σε βελτιωμένη ενεργειακή απόδοση, σε μειωμένες εκπομπές και σε ουσιαστική συμβολή στην πράσινη μετάβαση της ναυτιλίας και της βιομηχανίας γενικότερα.

Η συγκόλληση δεν είναι μια διεκπεραιωτική ή αναγκαστική διαδικασία στη μεταλλική κατασκευή. Είναι ο πρωταγωνιστής και ο καθοριστικός της παράγοντας. Δεν ακολουθεί απλώς την κατασκευή, τη διαμορφώνει. Σε μεγάλο βαθμό, κα θορίζει το μέλλον της σύγχρονης ναυπηγικής.