Porissa sijaitseva Metso:Outotec Research Center -tutkimuskeskus on alalla ainutlaatuinen, jonka  asiantuntemus kattaa mineraalien ja metallien käsittelyn arvoketjussa  aina malmeista metalleihin ja niiden kierrätykseen. Tutkimuskeskus on perustettu vuonna 1949 ja siitä lähtien se on ollut osa yhtiön pitkän aikavälin tutkimus- ja kehitysstrategiaa.

Metso:Outotec Research Center työllistää 180 kaivosteollisuuden tutkimus -ja kehitysammattilaista, joista 100 työskentelee laboratorioissa. Laitos pyörii kolmessa vuorossa ja on erikoistunut testauslaitteiden rakentamiseen ja ylläpitoon, prosessien kehitysinsinöörien suunnittelemien koetöiden tekemiseen ja testeistä otettujen näytteiden analysointiin.

Yhteistyön aloitus 2018

Yhteistyö tutkimuskeskuksen ja Maker3D:n välillä alkoi teknisen kunnossapidon vastuuhenkilön Jukka Köykän kontaktoitua Maker3D:tä. Jukan yksikön vastuualueena on rakentaa, valmistuttaa ja huoltaa laitoksen testilaitteet. Lähtökohtana yhteistyön aloittamiselle oli tarve valmistaa nimenomaan PVDF- materiaalista osa 3D-tulostamalla, jonka tuottamiseen Maker3D toimitti ratkaisun. 

Kuva 1. Metso:Outotec –Porin yksikössa 3D-tulostetaan osia kahden Ultimaker S5 Pro Bundle:n voimin.

Kuva 2. PVDF on sitkeä ja hyvin kulutusta korkeissakin lämpötiloissa kestävä fluorimuovi, joka oli validoitu Jukan vetämän yksikön käyttöön ylivertaisten kemiallisten ominaisuuksien ansiosta. Kuvassa Maker3D:n materiaalitestauksen tuloksena toteutettu 3D-tuloste, joka validoi toimitettavan raaka-aineen laadun sekä materiaalin kanssa yhteensopivan tukiaineen. (liukenevat tukiaineet voi poistaa vaikkapa Ultimaker PVA Removal -laitteistolla.)

“Tiesin että tarvittavan kappaleen materiaalin oli oltava PVDF. Tutkin eri valmistustapoja ja -menetelmiä ja ymmärsin pian että 3D-tulostus oli ainoa järkevä tapa valmistaa osa. Halusimme valmistaa juuri oikean kokoisen minipumpun, jota ei ollut vielä olemassa. 3D-tulostus on ollut koneistusta kustannustehokkaampi ja nopeampi vaihtoehto tämän osan ja myöhemmin myös monien muiden komponenttien valmistamiseen. Olemme pystyneet korvaamaan PVDF-materiaalilla todella paljon titaanista valmistettuja osia,” Köykkä kertoo yhteistyön alkutaipaleesta ja lähtökohdista.

Investointi Ultimaker 3D-tulostimeen maksoi itsensä nopeasti

Uuden valmistustekniikan haltuunotto päätettiin Metso:Outotec Recearch Centerillä aloittaa hankkimalla Ultimaker S5 3D-tulostin sekä kappaleiden valmistukseen tarvittavat materiaalit. Ensimmäisen laitehankinnan jälkeen tehtiin nopeasti päätös myös toisen Ultimaker S5- tulostimen ostamisesta, sillä valmistuskapasiteettia piti kasvattaa. Laitteet laajennettiin vielä myöhemmin Ultimakerin lippulaivamalleiksi (Ultimaker S5 Pro Bundle) heti lisävarusteiden julkaisun jälkeen, ja niihin on asennettu päivitysosia osana jatkuvaa kunnossapitoa.

Kuva 3. Pumpun osat asemoitu Ultimaker S5 Pro Bundle:n tulostusalustalle Ultimaker Cura viipalointiohjelmistossa.

“Yhteistyö lähti kivuttomasti käyntiin, sillä Maker3D:n henkilökunta auttoi valitsemaan juuri meidän tarpeisiimme sopivan laitteiston. Laitteiden toimitus oli nopeaa. Saimme myös perehdytystä tulostuksessa alkuun pääsemiseen ja laitteiden käyttöön. Käytännön todiste toimivuudesta tuli heti, kun päätimme hankkia nopeasti toisenkin tulostimen. Käytännössä ensimmäisten tulostusten jälkeen olimme jo säästäneet investointimme verran”, Köykkä muistelee.

Kuva 4. Ultimaker Material Alliance:n yhteistyö tuo käyttäjille materiaalivalmistajien kehittämät tulostusparametrit, jotka parantavat tulostuksen luotettavuutta ja laatua. Nile Polymers:n valmistaman PVDF-materiaalin tulostusprofiili löytyi laitteiston viipalointiohjelmiston Cura Marketplace -osiosta. 

Tulostimet pääsivät heti kovaan käyttöön Porin yksikössä ja alun hämmennyksen jälkeen tutkijoiden keskuudessa on lähinnä ihmetelty miten joskus on edes pärjätty ilman 3D-tulostusta. “Tulostamme kahdella Ultimaker S5ProBundlella järkyttävän paljon osia. 3D-tulostus on nopeuttanut ja suoraviivaistanut prosesseja, sillä pystymme muokkaamaan lennosta tarvittavien kappaleiden malleja”. Köykkä kertoo. 

Maker3D 3D-tulostuspalvelu tuottaa lopulliset osat

Tutkimuskeskus haluaa pysyä kovasta pöhinästään huolimatta ydintehtävässään. 3D-tulostamalla valmistettavia osia on suunniteltu nopeasti suuri määrä. Kun osien suunnittelu saadaan valmiiksi komponenttien varsinainen valmistus siirretään Maker3D:n 3D-tulostuspalveluun. Kaikkein kriittisimmät osat ja nopeimmat tarpeet tehdään talon sisällä.

“Maker3D:n tulostuspalvelu on myös tuonut käyttöömme laajemman paletin eri 3D-tulostusmenetelmiä kuten nesteestä kovettavat ja pulvereista sintraavat. Kaikkia menetelmiä ei kannata hallinnoida oman talon sisällä. Maker3D on lisäksi auttanut suunnittelutyön optimoinnissa ja oikeiden materiaalien valinnassa. Kun meillä ilmenee tarve, jota ei ole mahdollista omalla koneella valmistaa, soitan ja kysyn miten kannattaa edetä”, kuvailee Köykkä muodostettua palvelukokonaisuutta.

Maker3D:n menetelmäasiantuntijuus

Yksi 3D-tulostuksen eduista tulee esille silloin kun mietitään monimutkaisten mallien valmistusta, sillä valmistustekniikkana 3D-tulostus ei tunne muotorajoitteita. Muodot, joiden valmistus ei perinteisillä tekniikoilla tule kysymykseenkään, onnistuvat 3D-tulostamalla. 

“Hienoa on kun voi tehdä sitä mitä tarvitaan, eikä sitä mikä on mahdollista. Voimme valmistaa vaikka ns. mahdottomia kappaleita-  jos on tarve valmistaa pallon sisään pallo, se onnistuu 3D-tulostamalla. Muu valmistusteknologia ei siihen taivu. Köykkä summaa lopuksi. 

“Eri 3D-tulostusmenetelmille löytyy aikansa ja paikkansa. Se mikä on järkevin tapa edetä 3D-tulostuksen mahdollisuuksien käyttöönotossa on hyvin pitkälti kiinni organisaation koosta, rakenteesta, toimialasta ja käytettävissä olevista resursseista? Tähän ei ole olemassa suoraa vastausta, mutta se löytyy usein nopeasti analysoimalla asiakastarvetta. Oikean lähetysmistavan kartoittamiseksi ja päätöksen perusteluiksi rakennamme tärkeimpien kriteereiden pohjalta reseptinä toimivan totuustaulukon.“ Kiteyttää kokenut menetelmäasiantuntijamme, Maker3D:n perustaja ja toimitusjohtaja Jarkko Lohilahti.

Ystävällisin terveisin,

Suvi Härkönen
COO – Maker3D