mainos_935

Materiaalinkäsittely

3D-tulostuksella kestävän kehityksen mukaista kilpailuetua

artikkelikuva: 3D-tulostuksella kestävän kehityksen mukaista kilpailuetua

Rakenteiden optimointi ja tarkoituksen mukaiset materiaalivalinnat keventävät tuotteita ja parantavat niiden kestävyyttä.

Metallitulostus on monipuolinen ja nopea menetelmä, jolla voidaan valmistaa toiminnallisia kappaleita nopeasti ja kustannustehokkaasti. Tulostaessa materiaalihukka vähenee, ja komponentit ovat kevyitä ja kestäviä.

Teollinen metallin 3D-tulostaminen eli lisäävä valmistus on metalliteollisuudessa yleistyvä valmistusmenetelmä, jonka avulla voidaan tuottaa uudenlaisia metallituotteita. Monipuolisella menetelmällä komponentit valmistuvat ilman materiaalihukkaa.

”Metallitulostus kehittyy nopeasti ja markkinat kasvavat sekä kansainvälisesti että kotimaassa. Tällä hetkellä metallitulostuksen täyttä potentiaalia ei vielä hyödynnetä, mutta sitä kohti ollaan menossa”, sanoo Delvan teknologiajohtaja Markku Lindqvist.

Delva on metallien 3D-tulostamiseen erikoistunut suomalainen yritys. Hämeenlinnassa sijaitsevan Delvan tuotannollinen toiminta alkoi vuonna 2019.

”Tulostus tuottaa hyötyjä sekä koneja laitevalmistajille että prosessiteollisuudelle.

Delva tulostaa komponentteja asiakkaan mallien mukaisesti ja kehittää yhteistyössä asiakasyrityksen kanssa 3D-tulostukseen perustuvia ratkaisuja ja komponentteja, jotka tuovat asiakasyritykselle kilpailuetua ja tukevat yrityksen kestävän kehityksen mukaista toimintaa.

”Digitalisaatiota ja kestävää kehitystä tuodaan parhaillaan kiinteäksi osaksi ajattelua strategisella ja operatiivisella tasolla. Teollisuudessa 3D-tulostamisen ottaminen osaksi työkalupakkia auttaa täyttämään kestävän kehityksen tavoitteet”, sanoo Delvan kaupallinen johtaja Marja-Leena Mäkinen.

Laajan täydentäviä palveluja tarjoavan yhteistyökumppaniverkoston avulla Delva voi toimittaa tulostetut komponentit koneistettuna ja pintakäsiteltynä. Nykypäivän 3D-tulostaminen sopii myös metallikappaleiden sarjatuotantoon.

kuva
Metallitulostuksessa voidaan lisäksi hyödyntää materiaaleja, joiden käyttäminen ei ole perinteisillä valmistusmenetelmillä taloudellisesti tai teknisesti kestävää.

GREEF-hankkeessa ympäristövaikutukset mitataan tarkasti

”Tulostus tuottaa hyötyjä sekä kone- ja laitevalmistajille että prosessiteollisuudelle. Globaalisti kestävyyshaasteet kasvavat jatkuvasti, ja haasteiden ratkaiseminen vaatii uusia ratkaisuja. Tulostamisella on valtavasti annettavaa kestävän kehityksen eri osa-alueilla”, sanoo Mäkinen.

Delva on mukana Business Finlandin tukemassa GREEFeli Green Factory -hankkeessa. Hankkeen tavoitteena on auttaa valmistavan teollisuuden yrityksiä pienentämään toimintansa ympäristövaikutuksia. Hankkeessa yhdistyvät tieteellinen ja teollinen tutkimus.

”Yhdessä GREEF-hankkeen työpaketeista VTT selvittää suomalaisen teollisuusalan yrityksen perinteisellä menetelmällä valmistaman ja meidän 3D-tulostamalla valmistamamme komponentin hiilijalanjäljen koko valmistusprosessin ja elinkaaren ajalta. Mittaukset ovat parhaillaan meneillään. Hanke on todella kiinnostava ja on hienoa, että saamme olla hankkeessa mukana”, kertoo Mäkinen.

”Tulostaessa hukka on todella pieni verrattuna perinteiseen koneistukseen.

Tulostaminen säästää materiaalia ja energiaa

3D-tulostamisen avulla teollisuuden hiilijalanjälkeä voidaan pienentää, sillä valmistusprosessin optimointi vähentää energian kulutusta ja prosessissa muodostuvan jätteen määrää. Rakenteiden optimointi ja tarkoituksen mukaiset materiaalivalinnat keventävät tuotteita ja parantavat niiden kestävyyttä.

Tulostaessa raaka-ainetta kuluu vähemmän kuin perinteisillä työstömenetelmillä, eikä hävikkiä synny, mikä tuo kustannussäästöjä ja tukee kestävän kehityksen mukaista toimintaa. Käyttämättömän materiaalin kierrätys on kiinteä osa 3D-tulostusprosessia.

”Tulostaessa hukka on todella pieni verrattuna perinteiseen koneistukseen. Tulostuksessa käytettävä metallijauhe sulatetaan kappaleeseen tarvittavilta osin. Ylimääräinen sulattamaton jauhe siivilöidään ja käytetään uudelleen”, kuvailee Lindqvist.

Suunnittelun keskiössä kappaleen toiminnallisuus

Tulostettavan kappaleen suunnittelussa voidaan keskittyä komponentin toiminnallisuuteen valmistettavuuden sijasta. Tulostamalla voidaan tuottaa vaativia muotoja, joita ei muilla menetelmillä pystytä valmistamaan.

Kappaleiden parempi toiminnallisuus parantaa prosessitehokkuutta. Optimaalisesti muotoiltujen komponenttien ja rakenneosien avulla tuotanto- ja valmistusprosessit voidaan optimoida materiaalia, aikaa ja energiaa säästäviksi.

”Yleisimmät metallitulostamisen hyödyt ovat valmistettujen kappaleiden keveys ja virtauksien parantaminen. Esimerkiksi porattu reikä ei välttämättä ole muotonsa ja kulmansa puolesta optimaalinen. Tulostetut komponentit suunnitellaan helpottamaan luonnollisesti tapahtuvia prosesseja”, kuvailee Lindqvist.

Nesteiden ja kaasujen tarkan ohjaamisen lisäksi toiminnallisiksi suunniteltujen tulostettujen komponenttien avulla voidaan esimerkiksi lisätä jäähdytystä tai lämpötilan sietokykyä tai vähentää painehäviöitä. Sisäisiä rakenteita voidaan suunnitella ja toteuttaa paikkoihin, joihin perinteisillä menetelmillä ei ole voitu tavoittaa.

kuva
Tulostamalla voidaan aiemmin kokoonpannut tai hitsatut kokonaisuudet toteuttaa yhtenä kappaleena. Nykypäivän 3D-tulostaminen sopii myös metallikappaleiden sarjatuotantoon.

Materiaali valitaan käyttötarkoituksen mukaan

Tulostamalla voidaan valmistaa kestävämpiä kappaleita kuin perinteisillä menetelmillä. Kustannussäästöjä syntyy myös perusinvestointien vähenemisestä. Tulostaessa ei esimerkiksi tarvitse hankkia muotteja.

Materiaali valitaan käyttötarkoituksen mukaisesti. Metallitulostuksessa voidaan lisäksi hyödyntää materiaaleja, joiden käyttäminen ei ole perinteisillä valmistusmenetelmillä taloudellisesti tai teknisesti kestävää.

”Suunnittelussa ei lähdetä liikkeelle perinteisillä menetelmillä käytetyistä materiaaleista, vaan lähtökohtana ovat materiaalilta vaadittavat ominaisuudet. Kokonaisia rakenteita voidaan keventää materiaalivalintojen avulla, mikä johtaa kustannussäästöihin ja muihin hyötyihin”, Lindqvist kertoo.

Vähemmän kokoonpanovaiheita

Monimutkaisten komponenttien valmistaminen tulostamalla on nopeampaa kuin perinteisillä menetelmillä ja valmistetut kappaleet ovat mittatarkkoja. Perinteisillä menetelmillä monimutkaiset kappaleet vaativat useita työvaiheita eri tuotantolaitoksissa.

”Metallitulostaminen vähentää kokoonpanovaiheita, sillä perinteisillä menetelmillä useista komponenteista koostettuja kappaleita voidaan tulostaa yhtenä kappaleena. Työvaiheiden vähenemisen myötä kuljetusketjut lyhenevät ja varastoinnin tarve vähenee”, Mäkinen sanoo.

”Kuljetusketjujen väheneminen ja lyheneminen tuottaa myönteisiä ympäristövaikutuksia ja myös kuljetus- ja varastointikustannukset alenevat”, jatkaa Lindqvist.

kuva
Hybriditulostuksessa yhdistetään tulostuksen ja perinteisten valmistusmenetelmien parhaat puolet.

Digitaalinen varaosakirjasto pidentää laitekannan käyttöikää

Metallien 3D-tulostus on digitaalista valmistusta. Skannaaminen mahdollistaa varaosien ja muiden komponenttien koostamisen digitaaliseen varaosakirjastoon. Varaosakirjasto vähentää fyysisten komponenttien varastoinnin tarvetta.

Iäkkääseen laitekantaan ei välttämättä ole enää saatavilla sopivia varaosia, mutta skannaamisen ja tulostamisen avulla tarvittava osa voidaan valmistaa helposti ja nopeasti. Tulostettujen varaosien avulla iäkkäämmän laitekannan käyttöikää ja elinkaarta voidaan pidentää.

”Rikkoutunut osa voidaan 3D-skannata ja skannatun mallin mukaan voidaan tulostaa uusi osa rikkoutuneen tilalle. Nykyisillä tulostusmenetelmillä kappaleiden valmistaminen on myös usein perinteisiä menetelmiä nopeampaa”, Lindqvist sanoo.

”Hybriditulostamisessa voidaan yhdistää kahden eri teknologian hyviä puolia.

Tulostusmenetelmät ovat kehittyneitä

Delvan käyttämä jauhepetitulostus on metallitulostuksen pisimmälle kehittynyt menetelmä. Jauhepetitulostusprosessi tapahtuu suljetussa ja suojakaasulla täytetyssä tulostuskammiossa. Metallijauhe levitetään tulostusalustalle ja sulatetaan lasersäteellä 3D-mallin mukaisesti.

”Jauhepetitulostuksen materiaalivalikoima on hyvä, ja menetelmällä voidaan tuottaa nopeasti ja luotettavasti kappaleita teollisuuden tarpeisiin”, sanoo Lindqvist.

Hybriditulostuksessa perinteisesti valmistetun komponentin päälle tulostetaan halutunlaisia rakenteita. Hybriditulostusta voidaan soveltaa uudenlaisten hybridikomponenttien valmistamisessa sekä kuluneiden tai rikkoutuneiden osien korjaamisessa. Tulostamalla korjattujen osien avulla kone saadaan nopeasti takaisin käyttökuntoon.

”Hybriditulostamisessa voidaan yhdistää kahden eri teknologian hyviä puolia. Yksinkertainen kappale voidaan koneistaa ja rakentaa tuotteen päälle haluttu ominaisuus tulostamalla. Hybridimenetelmää sovelletaan muun muassa ruiskuvalupuolella. Runko koneistetaan ja jäähdytyskanavisto tulostetaan päälle”, kertoo Lindqvist.

Teksti: Merja Maukonen
Kuvat: Delva Oy

Mitä mieltä olit artikkelista?

rate 1 rate 2 rate 3 rate 4 rate 5

Seuraa prometalli

prometalli uutiskirje

mainos_934



Seuraa prometalli
Facebook, seuraa LinkedIN, seuraa
PubliCo B2B mediat:
enertec »     HR viesti »     kita »     prointerior »     prometalli »     proresto »     seatec »