Teksti: Jukka Silén Kuvat: CSI Composite Solutions and Innovations ja Jukka Silén

Digitalisaatio ja automaatio ovat tulleet osaksi komposiittituotteiden valmistusta ja muuttanut sitä kohti joustavampaa ja kustannustehokkaampaa toimintatapaa. Muutokset asiakkaan vaatimuksissa lyhyemmistä sarjoista ja nopeammista toimituksista ovat nostaneet pinnalle ajatuksia uudenlaisista toimintatavoista valmistavassa teollisuudessa.

Asiakkaan vaatimustaso muuttunut perinteisestä

Muutokset asiakkaan vaatimuksissa ovat olleet viime vuosina komposiittiteknologiassa ja tuotevalmistuksessa suuria. Nopeus, joustavuus ja kustannustehokkuus – siinä tiivistettynä asiakkaan arvostamat seikat. Valmistavan teollisuuden pitää tuottaa lisäetuja asiakkaalle.

Komposiittituotteiden valmistusprosessien kohdalla vaaditaan tänään nopeampaa valmistusta sekä valmiutta nopeisiin ja joustaviin muutoksiin niin tuoterakenteissa, muoteissa kuin valmistusprosessissa. Pienet sarjat – jopa yksittäiset kappaleet – pitää pystyä toimittamaan asiakkaalle hänen toiveidensa mukaisessa aikataulussa. Myös erilaisten esisarjojen valmistus on lisääntynyt merkittävästi. Tarve näille muutoksille on ollut koko ajan nopeutuva.

Jani Korpimäki ottaa esille käsitteen ”formulamalli”. Se on vastaus erityisesti yksittäiskappaleiden valmistukseen. Yrityksen pitää pystyä nopeaan valmistukseen ja sillä pitää olla valmiudet muutoksiin. Ja joustavasti, asiakasyrityksellä ei ole aikaa odotella viikkokaupalla.

Malli tänään – muotti huomenna koneistettuna – tuote ensi viikolla

Jani Korpiharju, CSI Composite Solutions and Innovations

Yleisesti voidaan sanoa, että nykyaikainen komposiittimuotti pitää tehdä suunnitellummin, uusia teknologioita hyödyntäen ja asiakasta kuunnellen. Perinteiset menetelmät eivät välttämättä istu tämän päivän tiukentuneisiin vaatimuksiin. Samaa periaatetta pitää noudattaa myös tuotteiden valmistuksessa.

Tuotantotekniikan tason nosto

Komposiittien valmistustekniikat ovat perinteisesti olleet käsityövoittoisia. Näin on vielä tänäänkin. Automaatio on tosin kuitenkin yhä useammin suuressa roolissa yrityksissä. Usea-akseliset työstökeskukset, CNC-ohjaukset, konenäkö esimerkiksi leikkauksessa – siinä kehityksen kulkuväyliä komposiittiteollisuudessa.

• 

• 

Oman erityispiirteensä kestomuovituotteiden valmistukseen verrattuna tuovat mm. kuitumattojen muotoon leikkaus, samoin kuin valmiiden tuotteiden koneistus ja siitä aiheutuva pölynpoisto. Niihin liittyvä kehitystyö on yrityksissä keskeisessä roolissa. Leikkuuratojen koneellinen suunnittelu ja leikkaus (nestaus) on esimerkiksi hiilikuitumattojen leikkauksessa tuonut CSI:lle Jani Korpimäen mukaan merkittävät materiaalisäästöt, kun leikkuuhukka on saatu putoamaan puoleen manuaaliseen suoritukseen verrattuna. Oman työn ja osaamisen merkitys korostuu tuotevalmistuksessa. Eikä alihankinta aina ole edes mahdollistakaan. Osaamista -esimerkiksi koneistamisen kohdalla – ei ole ulkoa saatavilla.

Muotit vahvoja, mutta kalliita ja hankalasti muutettavia

Muotit ovat muovituotteiden valmistusmenetelmien tapaan myös komposiittiosien valmistuksessa keskeisessä asemassa. Pinnaltaan muottia parempaa tuotetta ei voida valmistaa. Muotinvalmistuksessa tavoitellaan kalliiden metallimuottien (alumiini) korvaamista helpommin valmistettavilla ja halvemmilla materiaaleilla.

Oman ”mausteensa” valmistusprosessin suunnitteluun ja toteutukseen tuovat asiakkaalta tulevat vaatimukset nopeammin ja tehokkaammin toimivasta valmistusprosessista. Myös koko ajan pienenevät sarjakoot sekä kasvavat muutostarpeet tuotteissa ja näin myös muoteissa tuovat ylimääräisiä paineita muotti- ja tuoteprosessiin.

Keinopuu mahdollistaa uuden ajatustavan ja joustavamman valmistusprosessin

Vaatimukset joustavammista valmistusmenetelmistä ja niiden ottaminen kehittämistyön alle ovat nostaneet esille kokonaan uudenlaisen ajatus- ja toimintamallin. Sen myötä mukaan ovat tulleet uudenlaiset muottiratkaisut materiaaleineen.

• 

• 

Nyt asiakas ei enää ostakaan kallista, vuosikausia kestävää alumiinimuottia, vaan muotin, joka kestää ainoastaan sen määrän valuja, joita sillä suunnitteluvaiheessa on aiottu valaa. Asiakas voi ostaa muotin kestämään esimerkiksi 10 kappaleen valun ajan -itse asiassa hän ostaakin tuotteita, ei enää muottia.

Kyseessä olevaa menetelmää kutsutaan termillä uhrautuva valmistus. Se sallii muotin rikkoutumisen suunnitellusti jo muutaman, esimerkiksi 10, 20 tai 50 valun jälkeen. Menetelmässä metallinen, esimerkiksi alumiinimuotti, korvataan niin kutsutusta keinopuusta valmistetulla muotilla. Keinopuu ei ole nimensä mukaisesti puuta, vaan polyuretaania (PUR). Näin ollen muotin mekaaninen työstö on alumiinia helpompaa. Myös monimutkaisempien muotojen saaminen aikaan muottiin mahdollistuu.

Uhrautuvan valmistuksen muotti on myös raaka-aineeltaan selvästi perinteistä halvempi. Nyrkkisääntönä voidaan pitää seuraavaa: Jos alumiinimuotti on hinnaltaan esimerkiksi suuruusluokkaa 5.000 €, niin vastaava keinopuinen voi maksaa siitä noin viidesosan. Tämä laskelma on luonnollisestikin viitteellinen ja erittäin tuotekohtainen, mutta suuruusluokan siitä suunnittelutyön pohjaksi saa. Hinta, keinopuuratkaisun soveltuvuus ja  muotin toimivuus pitää luonnollisestikin varmistaa tuotevalmistajalta ennen valuihin ryhtymistä.

Kokonaan ei keinopuu voi kuitenkaan korvata alumiinia muottimateriaalina. On luonnollisesti sellaisia kohteita, jotka jo pelkästään suurien sarjakokojensa vuoksi edellyttävät satojen/tuhansien valujen elinikää, Mutta silloin, kun muotin odotetaan kestävän muutaman kymmenen tuotevalun verran, keinopuuratkaisu voi olla paikallaan.