|
|
|
Hankekoodi: A73071
Hankkeen nimi: Tehokkuutta monimenetelmävalmistuksesta (Hybridi)
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2018 ja päättyy 30.6.2021
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pohjois-Pohjanmaan liitto
Hakijan virallinen nimi: Oulun Yliopisto
Organisaatiotyyppi: Yliopisto
Y-tunnus: 0245895-5
Jakeluosoite: PL 8000, 90014 Oulun yliopisto
Puhelinnumero: 0294 480 000
Postinumero: 90014
Postitoimipaikka: Oulun yliopisto
WWW-osoite: http://www.oulu.fi/yliopisto/
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Kari Mäntyjärvi
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Tutkimusjohtaja
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: kari.mantyjarvi(at)oulu.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0400 843 050
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Ainetta lisäävällä valmistusmenetelmällä (3D-tulostus) tuotetuissa metallikappaleissa materiaalia pystytään käyttämään kappaleen rakenteissa juuri siellä missä se on tarpeellista ja näin ollen saavutetaan kevyitä mutta kuitenkin riittävän lujia kappaleita. 3D-tulostuksessa materiaalia ei mene hukkaan vaan kaikki materiaali on kierrätettävissä. Hankkeessa kehitetään 3D-tulostettujen metallikappaleiden jälkikäsittelyjä siten, että valmiissa kappaleessa kohtaavat keveys, lujuus ja muut toivotut ominaisuudet mahdollisimman hyvin käyttötarkoitusta ajatellen. Tämä saavutetaan oikealla suunnittelulla, materiaalien optimoinnilla sekä oikein valituilla jälkikäsittelytekniikoilla. Jälkikäsittelyt koostuvat mm. tukimateriaalin poistosta, vaaditun pinnanlaadun edellyttämistä toimenpiteistä sekä kappaleen mitta- ja muototarkkuuden parantamisesta.
Tavoitteet
Hankkeen tavoitteena on tutkia ja kehittää ainetta lisäävällä valmistusmenetelmällä tuotettujen metallikappaleiden ominaisuuksia ja näiden parantamista erilaisten tuotantotekniikoiden avulla sekä tutkia erityisesti laserprosessien soveltuvuutta tulostettujen metallikappaleiden jälkikäsittelyihin ja liittämiseen. Laserhitsauksella, -leikkauksella ja -pinnoituksella sekä lämpökäsittelyillä parannetaan tuotteen käytettävyyttä luomalla funktionaalisia piirteitä metallitulosteisiin ja niistä yhdistettyihin tuotteisiin. Tavoitteena on tuoda 3D-tulostus osaksi tuotannon työvaiheketjuja. Tavoitteena on luoda Nivalaan tehokkaasti 3D-tulostusta ja muita tuotantoteknologioita yhdistävä tuotanto- ja tutkimusympäristö, missä erilaisten valmistustekniikoiden vahvuudet integroidaan osaksi ainetta lisäävää valmistusprosessia. Hankkeessa tuodaan uusimpia kilpailukykyisiä tuotantotekniikoita alueen yrityksien ulottuville sekä ratkotaan tekniikan käyttöönottoon ja soveltamiseen liittyviä haasteita. Tämä vahvistaa tuotantostudion kykyä palvella alueen yrityksiä sekä nostaa kaikkien studion piirissä toimivien osapuolten osaamistasoa ja kilpailukykyä.
Toimenpiteet
Hankkeessa tutkitaan erilaisten tuotantotekniikoiden soveltuvuutta 3D-tulostettujen metallikappaleiden jälkikäsittelyihin, käytettävyyden parantamiseen sekä räätälöityjen ominaisuuksien tuottamiseen hyödyntämällä Nivalan ELME Studion laiteympäristöä. Hankkeessa tutkitaan ja kehitetään toimivia prosesseja ja käytäntöjä mm. laseravusteisiin 3D-tulostettujen metallikappaleiden jälkikäsittelyihin tekemällä koesarjoja mm. laserkarkaisuun, -pinnoitukseen ja lämpökäsittelyihin liittyen. Hankkeessa myös tutkitaan eri materiaaleista tulostettujen kappaleiden liittämistä toisiinsa siten että valmiissa tuotteessa on käyttötarkoitukseensa soveltuvaa materiaalia tarvittavissa kohdissa kuten kulutuskestävyyttä tai liukuominaisuuksia vaativissa paikoissa. Demonstraatiot ja osaamisensiirtotilaisuudet ovat olennainen osa hankkeen toimintaa.
Tulokset
Hankkeen tuloksena saavutetaan tutkittua tietoa ja osaamista eri tuotantoteknologioiden integroimisesta ainetta lisäävällä valmistusmenetelmällä tuotettujen kappaleiden valmistukseen, mikä vahvistaa tutkimus- ja tuotantoympäristön kykyä palvella alueen yrityksiä uusimmilla ja kilpailukykyisillä tuotantoteknisillä ratkaisuilla. Saavutetulla osaamisella ja kehitetyillä tuotantoteknisillä ratkaisuilla on positiivinen vaikutus alueen yritysten kilpailukykyyn. Hankkeessa kehitetyt menetelmät, sovellukset ja niihin liittyvä laiteympäristö mahdollistavat alueen yrityksille uusien innovatiivisten tuotteiden kehityksen. Uusien tuotteiden ja tuotantoprosessien myötä syntyy myös mahdollisuus uusien yritysten perustamiselle.
Hankkeen varsinaisena kohderyhmänä ovat erityisesti metallialalla toimivat Oulun Eteläisen alueen yritykset sekä Nivalan ELME Studion kehitysympäristö. Samaan kohderyhmään kuuluvat lisäksi muut alueen tutkimus-, kehitys- ja koulutusorganisaatiot sekä seutukunnat toimijoineen. Alueella vaikuttavia toimijoita ovat mm. Oulun yliopisto (Kerttu Saalasti Instituutti, Terästutkimuskeskus CASR ja Teknillinen tiedekunta), Jokilaaksojen koulutuskuntayhtymä (JEDU), Centria ammattikorkeakoulu ja Nivalan Teollisuuskylä Oy.
Hankkeen välillisenä kohderyhmänä ovat alueen kaupungit ja kunnat asukkaineen sekä kohderyhmänä olevien yritysten asiakkaat ja yhteistyökumppanit.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 522 147
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 521 739
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 671 334
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 670 926
Maakunnat: Pohjois-Pohjanmaa
Seutukunnat: Haapavesi-Siikalatvan, Ylivieskan, Nivala-Haapajärven
Kunnat: Ylivieska, Oulainen, Alavieska, Kalajoki, Sievi, Pyhäjärvi, Reisjärvi, Siikalatva, Kärsämäki, Merijärvi, Pyhäntä, Nivala, Haapavesi, Haapajärvi
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 2 | 2 |
| Ainetta lisäävässä valmistusmenetelmässä liki kaikki materiaali on kierrätettävissä. Hankkeessa kehitettävillä menetelmillä pyritään myös vähentämään tuotannossa hylättävien kappaleiden lukumäärää. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 4 | 5 |
| Ainetta lisäävässä valmistusmenetelmässä liki kaikki materiaali on kierrätettävissä. Hankkeessa kehitettävillä menetelmillä pyritään myös vähentämään tuotannossa hylättävien kappaleiden lukumäärää. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 4 | 5 |
| Hanke tuottaa alueen yrityksille uutta tietoa ja osaamista ainetta lisäävän valmistuksen tehokkaasta hyödyntämisestä ja materiaalien käytön optimoimisesta. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 4 | 4 |
| Hankkeen tuloksena syntyvän erikoisosaaminen seurauksena alueelle mahdollisesti muodostuva liiketoiminta kuten koulutukset, konsultointi- ja suunnittelupalvelut. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
| Ympäristöosaaminen | 0 | 0 |
| Hankkeen vaikutus neutraali | ||
Tehokkuutta monimenetelmävalmistuksesta -hankkeessa luotiin keinoja tuotannon vähähiilisyyden edistämiseksi metallin 3D-tulostuksen avulla. Kyseinen tekniikka mahdollistaa uudella tavalla innovatiivisen tuotteen suunnittelun ja valmistuksen. Menetelmällä on mahdollista saavuttaa alhaiset tuotekustannukset vähäisellä ekologisella jalanjäljellä, mikä johtaa uusien tuotteiden ja uusien markkinoiden avautumiseen paikalliselle teollisuudelle. Ainetta lisäävällä valmistusmenetelmällä voidaan myös saavuttaa merkittäviä etuja perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna ja sitä on mahdollista hyödyntää perinteisten valmistusmenetelmien rinnalla.
Metallista 3D-tulostettujen tuotteiden jälkikäsittelyihin liittyen oli hankkeen alkaessa menetelmästä riippuen hyvin vähän tai ei ollenkaan tutkittua tietoa. Niiden avulla tuotteen ominaisuuksia voidaan kuitenkin parantaa merkittävästikin niin lujuuden, väsymis- ja korroosiokeston kuin ulkonäinkin kannalta. Lisäksi monimenetelmävalmistuksella voidaan eri menetelmien parhaat puolet yhdistää, kun löydetään luotettavat menetelmät liittää eri tavoin valmistetut osat toisiinsa kokonaisuuksiksi.
Hankkeessa tutkittiin laajasti metallitulosteiden liitettävyyttä, pinnoittamista, pinnanlaadun parannusta, lämpökäsittelyitä sekä hybridituotteiden valmistusta sekä tehtiin perustutkimus tukimateriaalien poistoon liittyen. Hankkeen tutkimustuloksista käy ilmi monien pinnoitteiden, kuten anodisoinnin, hopea- ja kultapinnoitteen soveltuvuus ja vaikutus tulostettujen kappaleiden ominaisuuksiin (mm. korroosiokesto, kovuus, johtavuus, mikrorakenne) sekä yleinen jauhemaalien, cerakoten, PVD:n sekä mekaanisten käsittelyjen soveltuvuus tulostetulle pinnalle.
Laserliitosten tutkimustulosten perusteella sillä voidaan tuottaa erittäin luotettavia liitoksia tulosteiden välille. Tulosten perusteella esim. levymateriaali-tuloste -liitokset onnistuvat 316L-materiaalilla sekä laserhitsaamalla että suoraan levyn päälle tulostamalla. Hyviä tuloksia saatiin myös 316L- ja Inconel 718 -materiaalien sekapariliitoksista ja näin valmistetuista hybridituotteista.
Hankkeen tuloksena alueen yritykset voivat hyödyntää tuotannossaan näistä menetelmistä saatua tutkimustietoa. Aiheeseen liittyvä osaaminen Nivalan tuotantostudiossa on kasvanut hankkeen myötä voimakkaasti ja sitä siirtyy alueen yrityksiin raporttien, pidettyjen tilaisuuksien ja suorien yrityskeskustelujen avulla sekä edelleen tulevissa hankkeissa.