marras 19, 2019

3D-tulostus tuottaa aitoa lisäarvoa

Onko 3D-tulostus jo ohittanut innovaatiovaiheen? Ehdottomasti, sanoo Jukka Borgman (Director, Technology Development), jonka mukaan sitä käytetään jo tehokkaasti Neleksen venttiileissä.

Muutama vuosi sitten kaikki tuntuivat hehkuttavan 3D-tulostusta ja lisäävää valmistusta (Additive Manufacture). Nyt keskustelu tuntuu kuitenkin laantuneen. Mutta se ei tarkoita, että 3D-tulostus teknologiana olisi unohtumassa. Päinvastoin, sanoo Jukka Borgman.

3D-tulostus voi parantaa venttiilin suorituskykyä, vähentää melua, ja sillä voidaan tuottaa asiakkaan sovelluksiin optimoituja ratkaisuja.

”En kutsuisi 3D-tulostusta kypsäksi teknologiaksi, mutta se on selvästi jo ohittanut innovaatiovaiheen. Neles ja monet muut yhtiöt eri toimialoilla käyttävät jo 3D-tulostusta hyödyllisenä valmistusmenetelmänä. Meille se on varma ja luotettava valmistusprosessi, joka sopii etenkin pienten ja monimutkaisten muotojen valmistukseen. Esimerkiksi melunvaimennukseen tarkoitetut venttiilien sisäosat voidaan 3D-teknologialla suunnitella ja valmistaa niin, että niiden suorituskyky ylittää reippaasti perinteisin menetelmin valmistettujen sisäosien suorituskyvyn.” Sanojensa vakuudeksi Borgman esittelee kahta melunvaimennusosan mallikappaletta. ”Katsotaan ensin tavanomaista sisäosaa, jossa tasakokoiset kanavat on porattu suoraan materiaalin läpi. 3D-tulostetussa osassa taas nähdään, kuinka jokainen kanava alkaa sisäpuolelta suhteellisen suurena ja jakautuu sitten useaksi toinen toistaan pienemmäksi kanavaksi, jotka päättyvät ulkopuolella useaan pieneen reikään. Kyllähän näin kompleksinen osa voitaisiin valmistaa myös tavanomaisin menetelmin, mutta se olisi huomattavasti monimutkaisempaa ja kalliimpaa.”

Optimoidut virtauspolut

3D-teknologiaa käyttävillä suunnittelijoilla on aikaisempaa huomattavasti enemmän vapautta venttiilin sisäisten virtauspolkujen suunnittelussa, Borgman sanoo.”3D-tulostuksesta on hyötyä silläkin tavalla, että enää ei tarvitse ensin valmistaa työkaluja, telineitä, kehikkoja ja vastaavia. Se on hyvin joustava menetelmä pienten komponenttierien nopeaan ja edulliseen valmistukseen.”

3D-tulostus myös lyhentää valmistusaikoja, hän lisää. ”Tavanomaisessa valmistustavassa saattaa olla useita viivästysherkkiä vaiheita. 3D-tulostin sitä vastoin voi tehokkaasti suorittaa useita työvaiheita kerralla. Esimerkiksi tämän vaimennusrenkaan valmistus kesti vain 24 tuntia. Sen jälkeen tarvittiin vain vähän viimeistelykoneistusta, mihin kului ainoastaan yksi lisäpäivä. 3D-tulostus sopii siis erinomaisesti sekä venttiilien valmistukseen että varaosien nopeaan tuotantoon.”

Vaikka Borgman on innoissaan, hänen mielestään 3D-tulostus ei vielä korvaa tavanomaisia valmistusmenetelmiä kokonaan. ”Neles on seurannut ja kokeillut 3D-tulostusta jo vuosia, ja odotamme sen käytön jatkuvasti yleistyvän venttiilien valmistuksessa. En kuitenkaan näe 3D-tulostuksen korvaavan valamista ja koneistusta, jotka ovat hyvin kypsiä, tehokkaita ja hyväksi havaittuja teknologioita etenkin suurikokoisten ja laajojen töiden, kuten venttiilin runkojen, valmistuksessa.

Kun Borgmanilta kysytään, millaisia esteitä 3D-tulostuksella on vielä voitettavana, hän mainitsee pari asia. ”Standardit paineistettujen komponenttien, kuten venttiilin runkojen, 3D-tulostamisesta puuttuvat vielä. Lisäksi mieleen tulee vain 3D-tulostuksen koneajan ja raaka-aineiden kallis hinta. Tästä syystä 3D-tulostusta ei kannata käyttää yksinkertaisten komponenttien valmistukseen. Materiaalivaihtoehtoja on riittävästi, ja nykyään komponentteja voidaan valmistaa mm. ruostumattomasta teräksestä, titaanista ja inconelista. Ja kuten tästä mallikappaleestakin näkee, 3D-tulostetun osan materiaalin koostumus on homogeeninen ja viimeistelty pinta ei vaadi mitään jatkokäsittelyä.”

Borgmanin mukaan 3D-tulostetuista osista on tulossa laajasti hyväksytty käytäntö venttiiliteollisuudessa. ”Tällä hetkellä Neles on ulkoistanut 3D-tulostettujen osien valmistuksen, mutta volyymin kasvaessa on yhä kannattavampaa aloittaa oma tuotanto. Sen jälkeen on helppoa osoittaa asiakkaille, kuinka 3D-tulostus voi parantaa venttiilin suorituskykyä ja vähentää melua – ja miten sillä voidaan toteuttaa heidän sovelluksiinsa optimoituja ratkaisuja.

 

Teksti: David Sear

Julkaistu Top of mind -artikkelina Valve World -lehdessä syyskuussa 2019.

Tekstiä muokattu yritysnimen muuttuessa Nelekseksi 1.7.2020.