{"id":1492,"date":"2019-11-12T18:04:12","date_gmt":"2019-11-12T18:04:12","guid":{"rendered":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/?p=1492"},"modified":"2019-11-13T00:50:13","modified_gmt":"2019-11-13T00:50:13","slug":"digitalisaatio-saapui-muovituotteiden-valmistukseen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/?p=1492","title":{"rendered":"DIGITALISAATIO SAAPUI MUOVITUOTTEIDEN VALMISTUKSEEN"},"content":{"rendered":"\n

Teksti: Dan Bj\u00f6rkl\u00f6f Kuvat: Ajatec Group<\/h4>\n\n\n\n

Digitaalisuus on kasvava osa t\u00e4t\u00e4 p\u00e4iv\u00e4\u00e4 – my\u00f6s osa tuotantoteknologiaa. Pienemm\u00e4t sarjat valmistuvat kannattavasti. Nopeasti ja joustavasti. Koko ajan kasvavasta materiaalivalikoimasta.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>
\n

T\u00e4m\u00e4n p\u00e4iv\u00e4n teollisen automaation suuntana on Teollisuus\n4.0 (Industry 4.0). T\u00e4m\u00e4 kehityssuunta on ollut jo muutaman vuoden\nkehitystrendin\u00e4 mm. muovikoneiden kohdalla. Teollisuus 4.0 on  kokonaisuus, jonka esineiden internetiin\npohjautuvat teknologiat, teko\u00e4ly, lis\u00e4tyn todellisuuden hy\u00f6dynt\u00e4minen,\nedistynyt analytiikka, pilvipalvelut sek\u00e4 edistyksellinen automaatio yhdess\u00e4\nmuodostavat. Teollisuus 4.0 mahdollistaa \u00e4lykk\u00e4\u00e4n tehtaan ja tehokkaan\ntuotannon eri osasineen.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Kehitysty\u00f6 muovien ja niiden tuotteiden osalta t\u00e4ht\u00e4\u00e4 usein tuotannon \u2013 tai sen osien \u2013 optimointiin. Teollisuus 4.0. kuitenkin edellytt\u00e4\u00e4 koko tuoteprosessin digitalisaatiota. T\u00e4m\u00e4 sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 my\u00f6s myyntiprosessin, mutta my\u00f6s talousohjelmistojen yhdist\u00e4misen tuotannon prosessien kanssa.<\/p>\n\n\n\n

Digitalisaatio mahdollistaa pienten sarjojen taloudellisen\nvalmistuksen<\/h4>\n\n\n\n

Digitalisaatio siis valtaa alaa, my\u00f6s muovituotteiden valmistustekniikassa. Tuotteiden laatu paranee tehostuvien perinteisten valmistustekniikoiden my\u00f6t\u00e4. Digitalisaatio on tuonut useita kokonaan uusia ainetta lis\u00e4\u00e4vi\u00e4 valmistusmenetelmi\u00e4 (AM) markkinoille. Samoin useita tuotteiden soveltuvuusalueitakin. My\u00f6s tuotekonfiguraatiot ovat laajentuneet aiemmin vaikeasti saavutettaville \u2013 jopa mahdottomille \u2013 alueille. Samoin mahdollisuudet valmistaa entist\u00e4 pienempi\u00e4 tuotesarjoja \u2013 ja nopeammin \u2013 ovat muuttuneet merkitt\u00e4v\u00e4sti. Kannattaa my\u00f6s huomata, ett\u00e4 raaka-ainevalikoima on laajentunut koko ajan niin metallien kuin polymeeripohjaisten materiaalien (muovien) kohdalla.<\/p>\n\n\n\n

Break Even tuotantotoiminnassa 50 – 500 kappaletta <\/p>Dan Bj\u00f6rkl\u00f6f, Ajatec Group<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Kun keskustellaan siit\u00e4, milloin on kannattavaa k\u00e4ytt\u00e4\u00e4\nAM-tekniikoita tuotevalmistuksessa, milloin perinteisi\u00e4 menetelmi\u00e4, kuten\nruiskuvalua, niin t\u00e4rke\u00e4\u00e4 on l\u00f6yt\u00e4\u00e4 oikea sovellus. My\u00f6s lis\u00e4myynti\u00e4 tarvitaan\nusein kustannusten pienent\u00e4miseksi. Tavallisesti Break Even on tuotekohtaisesti\n50 \u2013 500 kappaletta, mutta on meill\u00e4 esimerkkej\u00e4, joissa osia on tulostettu\ntaloudellisesti kannattavasti tuhansia kappaleita.<\/p>\n\n\n\n

Seuraavassa on esitelty AM-teknologian valmistusmenetelmi\u00e4. Samalla on nostettu niiden positiivisia ominaisuuksia sek\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6kohteita. Niin ik\u00e4\u00e4n on kuvattu kunkin menetelm\u00e4n materiaalimahdollisuuksia.<\/p>\n\n\n\n

Stereolitografia (SLA)<\/h4>\n\n\n\n

Stereolitografia (SL tai SLA) on yksi vanhimmista AM-teknologioista. Kyseess\u00e4 on valmistustekniikka, jossa fotopolymeerinestett\u00e4 kovetetaan fokusoidulla UV-laservalolla. Se soveltuu tekniikkana erityisesti n\u00e4k\u00f6istuotteina konsepti- ja protovaiheeseen tuotesuunnittelussa, jolloin elinik\u00e4odotuksen ei pid\u00e4 nousta v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 korkeaksi. Samoin sen k\u00e4ytt\u00f6kohteena voivat olla tuotteet, joiden k\u00e4ytett\u00e4vyytt\u00e4 testataan, samoin eritt\u00e4in tarkkamittaiset pienet osa. <\/p>\n\n\n\n

SL-tekniikan k\u00e4ytt\u00f6\u00e4 tuotanto-osissa rajoittaa tietysti niiden UV-herkkyys. Toisaalta, esimerkiksi elektroniikkasovelluksissa, joissa tekninen osa on muovikotelon sis\u00e4ll\u00e4 tai osa maalataan UV-l\u00e4p\u00e4isem\u00e4tt\u00f6m\u00e4ll\u00e4 maalilla, kyseinen heikkous ei ole ongelma. Meill\u00e4 onkin useita hyvi\u00e4 esimerkkej\u00e4 tuotanto-osista, joita tehd\u00e4\u00e4n SL tekniikalla. <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>
\n

Oleellinen osa valmistusprosessia on tuotteen j\u00e4lkik\u00e4sittely. Kovettuneista osista liuotetaan liika hartsi pois, niin ik\u00e4\u00e4n poistetaan mahdollisesti k\u00e4ytetyt tukirakenteet manuaalisesti. Lopullinen lujuus ja pinnanlaatu saadaan j\u00e4lkikovetusprosessilla ja pinnan viimeistelyll\u00e4. <\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

SLA-menetelm\u00e4ll\u00e4 valmistettujen tuotteiden hyvin\u00e4 puolina ovat tarkkuus, j\u00e4ykkyys, l\u00e4pin\u00e4kyvyys ja l\u00e4mp\u00f6tilankesto, kun taas negatiivisena ominaisuutena on huono UV-kesto.<\/p>\n\n\n\n

Multi Jet Fusion (MJF)<\/h4>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>
\n

Kyseess\u00e4 on alun perin Massachusetts Institute of Technology-yliopistossa (MIT) tutkimusty\u00f6n tuloksena syntyneeseen AM-menetelm\u00e4\u00e4n HP:n jatkokehitt\u00e4m\u00e4  menetelm\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

\n\nMJF-menetelm\u00e4 on parhaimmillaan funktionaalisten prototyyppien valmistuksessa ja lyhyiss\u00e4tuotantosarjoissa. Sen tuottamissa kappaleissa on erinomainen isotroppinen rakenne, niin ik\u00e4\u00e4n voidaan l\u00f6yt\u00e4\u00e4 paras yhdistelm\u00e4 mekaanisten, toiminnallisten ja esteettisten ominaisuuksien sek\u00e4 tarkkuuden ja tuotantonopeuden v\u00e4lill\u00e4.\n\n<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Menetelm\u00e4ss\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n PA-pohjaista raaka-ainetta ja sideainetta, jotka liitet\u00e4\u00e4n yhteen l\u00e4mp\u00f6\u00e4 hyv\u00e4ksi k\u00e4ytt\u00e4en. Menetelm\u00e4 on tarjonnut vuodesta 2017 avoimen materiaalispesifikaation, jonka avulla olisi mahdollista laajentaa menetelm\u00e4\u00e4 my\u00f6s laajemmalle uusiin muovimateriaaleihin p\u00e4in. T\u00e4ll\u00e4 hetkell\u00e4 tarjolla on my\u00f6s TPU- ja PP- pohjaisia materiaaleja, mutta niiden saatavuus on viel\u00e4 rajattua. <\/p>\n\n\n\n

Lasersintraus muovimateriaaleille (SLS)<\/h4>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>
\n

Selektiivinen lasersintraus (SLS) on l\u00e4ht\u00f6isin 1980-luvulta.\nSiin\u00e4 laserilla sulatetaan muovijauhetta kerroksittain. Useasti k\u00e4ytetty\nraaka-aine on PA-pohjainen \u2013 PA12, PA12GF, PA12Al, PA12CF tai PA11.\nMateriaalivalikoima on laajentunut entisest\u00e4\u00e4n, jolloin mukaan ovat tulleet PS,\nPEEK ja PP.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

SLS- ja MJF menetelmien yhteydess\u00e4 puhutaan tekniikan soveltuvuudesta topologiseen suunnitteluun<\/strong>, ts. materiaalin k\u00e4yt\u00f6n optimointiin. T\u00e4st\u00e4 voi tulla kilpailutekij\u00e4 esimerkiksi komponenttien keveydess\u00e4 tai materiaalin s\u00e4\u00e4st\u00f6ss\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

Kerrospaksuus t\u00e4ss\u00e4 menetelm\u00e4ss\u00e4 on 0,10 \u2013 0,15 mm. Sen tyypilliset toleranssit ovat \u00b1 0,25 mm tai \u00b1 0,0015 mm\/mm. Menetelm\u00e4 soveltuu eritt\u00e4in monimutkaisiin rakenteisiin, joka voikin tuoda sille kilpailuetua.<\/p>\n\n\n\n

Kuituvahvistettu muovi (CFF)<\/h4>\n\n\n\n

Markforged on vahvin tekij\u00e4 t\u00e4ll\u00e4 alueella, jossa my\u00f6s mielenkiintoisia ratkaisuja esimerkiksi jigien ja kiinnikkeiden valmistukseen. Perinteisesti CNC-koneistuksella valmistettujen osien 3D-tulostaminen on mielenkiintoinen vaihtoehto silloin, kun lopputuloksen ei v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 tarvitse olla metallia. Hiili- tai lasikuituvahvisteinen osa on usein kevyempi, ja tulostettuna muotoilun vapaus antaa mahdollisuuden optimoida ratkaisua monipuolisemmin kuin koneistamalla.<\/p>\n\n\n\n

V\u00e4rilliset 3D-tulosteet<\/h4>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>
\n

Mielenkiintoinen menetelm\u00e4, joka j\u00e4\u00e4 koneenrakennuksessa\nhelposti ty\u00f6kalujen ulkopuolelle.<\/p>\n\n\n\n

T\u00e4m\u00e4n kategorian alla puhutaan kipsi- tai muovipohjaisesta AM-materiaalista. Sen k\u00e4ytt\u00f6kohteet ovat luovilla liiketoiminta-alueilla. <\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Menetelm\u00e4\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n l\u00e4hinn\u00e4 arkkitehti- tai mainostoimistojen piiriss\u00e4, idean visuaalisessa esitt\u00e4misess\u00e4. Teknisiss\u00e4 sovelluksissa n\u00e4iden tulosteiden k\u00e4ytt\u00f6 on eritt\u00e4in rajallista l\u00e4hinn\u00e4 huonojen mekaanisten ominaisuuksien takia. <\/p>\n\n\n\n

Menetelm\u00e4n etuina ovat mm. grafiikan tulostus suoraan\nmalliin, CMYK v\u00e4riavaruus sek\u00e4 menetelm\u00e4n nopeus. N\u00e4in saadaan valmistettua\nnopeasti massiivisia malleja.<\/p>\n\n\n\n

Metallien lasersintraus (DMLS)<\/h4>\n\n\n\n

Metallien lasersintraukseen soveltuvia materiaaleja on koko\najan kasvava joukko. Menetelm\u00e4lle soveltuvia metalleja ovat mm. alumiiniseos\nALSi10Mg, maraging-ter\u00e4s 1.2709, AISI 316 (ruostumaton ter\u00e4s), titaaniseos\nTi6Al4V ja superseos Inconel 718. Tyypillist\u00e4 monille lasersintrauksessa k\u00e4ytett\u00e4ville\nmetalliseoksille on se, ett\u00e4 niihin liittyy erkautumisen k\u00e4ytt\u00f6 seosten\nlujittajana.<\/p>\n\n\n\n

  • \"\"<\/figure><\/li>
  • \"\"<\/figure><\/li><\/ul>\n\n\n\n

    Menetelm\u00e4 soveltuu erityisesti kooltaan pienien ja\nmonimutkaisten kappaleiden valmistukseen. Esimerkiksi bioyhteensopiva titaani\nmahdollistaa menetelm\u00e4n k\u00e4yt\u00f6n kirurgisissa k\u00e4ytt\u00f6sovelluksissa.<\/p>\n\n\n\n

    Koska metallin lasersintrauksessa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n metallijauhetta, osien pintastruktuuri on hieman karhea. Oletettu karheusarvio (Ra<\/sub>) on suuruusluokkaa 200-400 \u00b5m.<\/p>\n\n\n\n

    Viimeistely<\/h4>\n\n\n\n

    AM-tekniikoiden tuottamat kappaleet ovat eritt\u00e4in harvoin pintavalmiita. Kappaleiden viimeistelyyn tarvitaan v\u00e4hint\u00e4\u00e4nkin pulverin poisto kappaleen pinnalta puhaltamalla. Muita j\u00e4lkity\u00f6st\u00f6n menetelmi\u00e4 ovat pesu, maalaus, tarroitus, pintastruktuurin valmistus ja inserttien k\u00e4ytt\u00f6.<\/p>\n\n\n\n

    Vaikeita kohtia AM-tuotteissa ovat kerros- ja hiontaj\u00e4lkien n\u00e4kyminen erityisesti sis\u00e4nurkissa ja ahtaissa koloissa.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"
    Insertit AM-tekniikoissa.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

    Viimeistelyss\u00e4 voidaan erottaa nelj\u00e4 eri tasoa seuraavasti:<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>
    \n
    • Messuviimeistely<\/li>
    • Siisti viimeistely<\/li>
    • Tekninen viimeistely<\/li>
    • Bulk viimeistely<\/li><\/ul>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

      Kyseiset viimeistelyn tasot eroavat toisistaan mm. kerrosrakenteiden tai hiomaj\u00e4lkien n\u00e4kyvyydell\u00e4 valmiissa kappaleessa. Muita tasomittareita ovat v\u00e4rivirheet ja roskat sek\u00e4 logojen\/symbolien n\u00e4kyvyys. Esimerkiksi korkeinta viimeistelyn tasoa edustavassa messuviimeistelyss\u00e4 <\/strong>kappaleessa kerrosrakenteet eiv\u00e4t n\u00e4y, kun taas siistiss\u00e4 viimeistelyss\u00e4<\/strong> ne voivat n\u00e4ky\u00e4 ahtaissa raoissa ja kokoissa, samoin teknisess\u00e4 viimeistelyss\u00e4<\/strong>. Alimman tason bulk viimeistelyss\u00e4<\/strong> kerrosrakenteet n\u00e4kyv\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n

      Viimeistely vaatii k\u00e4sity\u00f6t\u00e4 ja ammattitaitoa. Teknisten\nty\u00f6vaiheiden hallinta on keskeisess\u00e4 asemassa. N\u00e4m\u00e4 edellytt\u00e4v\u00e4t ammattitaitoa,\nmik\u00e4 puolestaan tarkoittaa panostamista koulutukseen. My\u00f6s manuaalisten ty\u00f6vaiheiden\nhallinnan kehitt\u00e4minen ja automatisointi ovat osa AM-tekniikoiden kehitt\u00e4mist\u00e4.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

      Teksti: Dan Bj\u00f6rkl\u00f6f Kuvat: Ajatec Group Digitaalisuus on kasvava osa t\u00e4t\u00e4 p\u00e4iv\u00e4\u00e4 – my\u00f6s osa tuotantoteknologiaa. Pienemm\u00e4t sarjat valmistuvat kannattavasti. Nopeasti ja joustavasti. Koko ajan kasvavasta materiaalivalikoimasta. T\u00e4m\u00e4n p\u00e4iv\u00e4n teollisen automaation suuntana on Teollisuus 4.0 (Industry 4.0). T\u00e4m\u00e4 kehityssuunta on ollut jo muutaman vuoden kehitystrendin\u00e4 mm. muovikoneiden kohdalla. Teollisuus 4.0 on  kokonaisuus, jonka esineiden internetiin […]<\/p>\n","protected":false},"author":9,"featured_media":1996,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[225,223,153,224,235,237,239,234,232,231,230,171,161,205,229,233,226,227,228,236,238],"class_list":["post-1492","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-uncategorized","tag-3d-printing","tag-3d-printtaus","tag-am","tag-am-menetelmat","tag-cff","tag-dmls","tag-insertit","tag-kuituvahvistettu-muovi","tag-laser-sintering","tag-lasersintraus","tag-mjf","tag-multi-jet-fusion","tag-piensarjavalmistus","tag-production","tag-sla","tag-sls","tag-small-size-series","tag-stereolitografia","tag-stereolitography","tag-varilliset-3d-tulosteet","tag-viimeistely"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1492","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/9"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=1492"}],"version-history":[{"count":29,"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1492\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2025,"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1492\/revisions\/2025"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/1996"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=1492"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=1492"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/abc-plasticsnews.fi\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=1492"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}