Pohjoismaat ovat olleet maailmanlaajuisesti edelläkävijöitä vihreän teknologian käyttöönotossa. Pohjois-Pohjanmaan alue on kunnostautunut isossa mittakaavassa vihreän teräksen valmistuksen kehittämisessä ja PK-sektorilla on omaksuttu tehokkaasti uusimmat numeerisesti ohjatut työstökoneet. Automatisaatio esimerkiksi robotteja ja kobotteja (yhteistyörobotti) hyödyntämällä on myös etenemässä harppauksin.
Oulun yliopiston Tulevaisuuden tuotantoteknologiat (FMT) tutkimusryhmän keihäänkärjen muodostaa metallin 3D-tulostus ja siihen liittyvä materiaalitutkimus. Metallin 3D-tulostus on voimakkaasti kasvava tuotantoteknologia, mutta pohjoismaat ovat jääneet globaalisti jälkeen sen kaupallisessa hyödyntämisessä. Metallin 3D-tulostuksessa ylivoimaisesti suosituin menetelmä sekä kotimaassa että kansainvälisesti on jauhepeti. Tämä investointikustannuksiltaan kallis menetelmä mahdollistaa pienehköjen, mutta tarkkojen kappaleiden valmistuksen. Pienille konepajoille investointi on suuri eikä menetelmän erityispiirteitä osata vielä hyödyntää uusien tuotteiden kehityksessä tai olemassa olevien tuotteiden ylivoimatekijöiden lisäämisessä. Toisaalta valmistusprosessin optimoinnin on osoitettu olevan välttämätön vaativien tuotteiden valmistamiseksi, suuryritystenkin nojatessa yliopistoyhteistyöhön tuotteiden laadun parantamiseksi.
Metallin suorakerrostustekniikka sopii erityisen hyvin Pohjois-Pohjanmaan teollisuusrakenteeseen, mutta tekniikkaa ei hyödynnetä vielä alueen tuotannossa. Menetelmä mahdollistaa jauhepetiin verrattuna suuremman tuottavuuden, alhaisemmat kustannukset euroa per tulostettu metallikilo sekä selvästi suuremmat tulostettavat kappaleet. Menetelmän energialähteenä on yleensä joko kaarihitsauslaitteisto tai laser materiaalien ollessa joko jauheena tai (hitsaus)lankana. Monissa konepajoissa tarvittavat laitteistot, materiaalit ja hitsausosaaminen löytyvätkin jo valmiiksi.
Suuret avaruusyhtiöt ovat olleet etunojassa demonstroimassa suorakerrostustulostuksen soveltuvuutta rakettien valmistuksessa, missä tekniikka on nopeuttanut valmistusaikaa, lisännyt ylivoimatekijöitä sekä pienentänyt valmistuskustannuksia. Pioneerityö on osoittanut tekniikan soveltuvuuden etenkin lämmönvaihtimien kehittämiseen, mutta toisaalta myös monimutkaisten geometrioiden valmistamiseen koneistusta edullisemmin. Geometrista vapautta on hyödynnetty myös esimerkiksi erilaisten siipipyörien valmistuksessa sekä monimutkaisten koneistusaihioiden tulostamisessa lähelle lopullista mittaa.
Edellisten esimerkkien tapauksessa suorakerrostustulostus mahdollistaa myös hiilijalanjäljen merkittävän pienentämisen hyödyn tullessa hukkamateriaalin minimoinnista. Käytännönläheisempiä esimerkkejä löytyy Euroopan raideliikenteestä, missä tekniikkaa on hyödynnetty raiteiden ja raidekaluston kunnossapidossa. Vaurioitunut osa voidaan katkaista perinteisillä menetelmillä 3D-tulostuksen mahdollistaessa vaurioituneen osan korjaustulostuksen. Tekniikka tarjoaa myös taiteellisia ja arkkitehtuurisia mahdollisuuksia. Amsterdamista löytyy esimerkiksi kokonainen 3D-tulostettu kävelysilta, joka tuo mm. tekniikan esteettisiä mahdollisuuksia hyvin esille.
Mikä on tulevaisuuden konepaja? Pitkälle automatisoitu, jopa autonominen tuotantoyksikkö, missä digitaaliset järjestelmät ja tuotteet valmistetaan useiden eri valmistusmenetelmien avulla tasalaatuisiksi ja kilpailukykyisiksi tuotteiksi. Riippuen tuotteen ominaisuuksista ja vaatimuksista, valmistusprosessi sisältää erilaisia valmistusvaiheita, joista metallin 3D-tulostus voi olla yksi. Osana perinteistä ainetta poistavaa, muovaavaa ja liittävää valmistusta 3D-tulostus mahdollistaa joustavan ja kattavan tuotannon. Nyt voimme kysyä, mikä on kotimaisen teollisuuden rooli suunnanmäärityksessä ja miten saamme pk-sektorin kehitykseen mukaan?
Kirjoittaja: Antti Järvenpää, TkT, tutkimusjohtaja, Oulun yliopiston Kerttu Saalasti Instituutti, Tulevaisuuden tuotantoteknologioiden (FMT) -tutkimusryhmä
Kuvalähde: waam3d.com
Tutkittua tietoa ja havaintoja yrittäjämäisellä sydämellä.
Kerttu Saalasti Instituutin blogissa kirjoitetaan instituutin tutkimusryhmien aiheista, yrittäjyyskoulutuksesta sekä instituutin yleisistä aiheista. Kirjoittajina alojen tutkijat, asiantuntijat ja verkostojen jäsenet.
Aiheitamme ovat: mikroyrittäjyys, tulevaisuuden tuotantoteknologiat, alueellinen erinomaisuus, mikroyrittäjyyskoulutus