|
|
|
Hankekoodi: A75675
Hankkeen nimi: AMAP -Ainetta lisäävän valmistuksen sovellukset alueeellisessa teknologiaklusterissa
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2020 ja päättyy 31.12.2021
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Etelä-Savon maakuntaliitto
Hakijan virallinen nimi: Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulu Oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2472908-2
Jakeluosoite: Patteristonkatu 3D
Puhelinnumero: 040 655 0555
Postinumero: 50100
Postitoimipaikka: Mikkeli
WWW-osoite: http://www.xamk.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Lasse Pulkkinen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: tutkimusjohtaja
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: lasse.pulkkinen(at)xamk.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 044 571 5861
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Tavoitteena on luoda kannattavaa liiketoimintaa sekä uusia työpaikkoja Etelä-Savon alueelle sekä tuotantoon että palveluliiketoimintaan ottamalla käyttöön viimeisintä ainetta lisäävän valmistuksen ja 3D-tulostuksen teknologiaa. Lisätään ja syvennetään alueen tutkimus- ja yritystoimijoiden sovellusosaamista puukuitupohjaisten kestävän kehityksen materiaalien kehittämiseksi ainetta lisäävän valmistuksen sovelluksissa ja tuoteratkaisuissa.
Ainetta lisäävä valmistus on tullut lopputuotteisiin ja siitä on tullut uusi kilpailukykytekijä teollisuudelle globaalisti. Yhdysvalloissa puhutaan jopa teollisuuden uudesta vallankumouksesta, jossa uudet valmistustekniset innovaatiot ovat mahdollistaneet tuotannon palauttamisen halpojen kustannusten maista (lähinnä Aasia) takaisin Yhdysvaltoihin. Materiaalia lisäävä valmistus on tekemässä teollista läpimurtoa ja Etelä-Savon elinkeinotoiminnan on syytä olla tässä mukana. Alueellisen erikoistumisen pohjalta terävöitetään maakunnan osaamisen keihäänkärkeä alalla ja kovassa kansallisessa sekä kansainvälisessä kilpailussa.
Erikoisosaamisen kohteeksi on valittu bio- ja puukuitupohjaisten tulostusmateriaalien (filamenttien) soveltaminen erityisesti elektroniikkateollisuudessa korvattaessa perinteisiä muoviosia kestävän kehityksen materiaaleilla. Esimerkiksi jos muovikomposiittiin lisätään 20-50% puukuituja, pienenee sen materiaalin hiilijalanjälki 30-60 % verrattuna perinteiseen öljypohjaiseen muoviin.
Hankkeessa otetaan käyttöön Xamkille 3K-tehtaalle Savonlinnaan rinnakkaishankkeessa rakennettava teollisuustasoinen pilotointiympäristö, jossa yritykset voivat tutustua teknologiaan ja kehittää ja testata ideoitaan ja materiaaliratkaisuja yhdessä tutkijoiden kanssa. Hankkeessa siirretään materiaali-, suunnittelu- ja valmistusosaamista alueen yritysverkostoille 3D-valmistuksen mahdollisuuksien ja rajoitusten tunnistamiseksi sekä uusia työpaikkoja synnyttävien investointien käynnistämiseksi.
Tuloksena AMAP-projekti vahvistaa Xamkin ja alueen yritysten verkostoyhteistyötä uusien materiaali- ja valmistustekniikoiden käyttöönottamiseksi. Hanke johtaa paikallisen osaamisen laajenemiseen ja syvenemiseen myös uusiutuvien, erityisesti puupohjaisten raaka-aineiden tutkimuksen ja tulostusmateriaalien sovellusvetoisen kehitystyön piirissä. Xamk pyrkii syventämään yhteistyötään tässä suhteessa kumppaneidensa VTT:n, Aallon ja LUTin kanssa.
Projektin alalla tuotetaan suunnitelmia ja vahvistetaan verkostoa kansainvälisten hankkeiden synnyttämiseksi EU:n puiteohjelmissa. Kansainvälisen tutkimus- ja kehitystyön aktivoimisessa tähdätään erityisesti 3D-tulostuksessa käytettävien biopohjaisten materiaalien sovellusosaamisen lisäämiseen elektroniikkateollisuuden muoviosien korvaamisessa puukuitumateriaalilla ja sen johdannaisiin perustuvilla ratkaisuilla.
Alueellisesti yritysten kyky soveltaa uusia valmistus- ja materiaalitekniikoita kehittyy merkittävästi metsäteollisuuden koneita- ja laitteita valmistavassa teollisuudessa, alihankintayrityksissä sekä 3D-tulostuksesta kiinnostuneissa puualan yrityksissä.
Tässä hankkeessa ensisijaiset kohderyhmät ovat valmistavan teollisuuden yksiköitä (Pk-yritykset, alihankintakonepajat, suuryhtiöiden osastot) Etelä-Savon alueella.
Puuala eli huonekalujen valmistajat, sisustus, lavastus, rakennuselementtien valmistajat.
Elektroniikkateollisuuden tuotekehitys- ja sopimusvalmistajat, elektroniikan mekaniikkaa suunnittelevat ja valmistavat yritykset.
Konepajateollisuus alihankkijoineen.
Suunnittelualan yritykset ml. datanhallinta- ja muotoilupalvelut
Xamkin tutkijat ja tutkimusyhteistyökumppanit, koulutusalan toimijat
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 273 700
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 273 700
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 348 400
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 353 400
Maakunnat: Etelä-Savo
Seutukunnat: Mikkelin, Savonlinnan, Pieksämäen
Kunnat: Pieksämäki, Puumala, Kangasniemi, Sulkava, Pertunmaa, Rantasalmi, Mikkeli, Hirvensalmi, Mäntyharju, Enonkoski, Joroinen, Heinävesi, Juva, Savonlinna
Jakeluosoite: Laitaatsillantie 3
Postinumero: 57170
Postitoimipaikka: Savonlinna
Suunniteltu: 6, joihin työllistyvät naiset 3
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 | 5 | 7 |
| Materiaalia lisäävässä valmistuksessa käytetään vain se materiaali, joka lopulliseen tulostettavaan kappaleesen tulee. Matriaalihukkaa ei tässä tekniikassa synny. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 3 | 6 |
| Uudella tekniikalla kappaleiden paino kevenee ja tämä näkyy mm. toimituslogistiikan kustannuksissa esim. polttoaineen kulutuksen ja hiilodiokdipäästöjen vähenemisenä. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 2 | 4 |
| Hankkeella on positiivisia vaikutuksia luontoon, koska biomateriaaleja käytetään korvaamaan öljypohjaisia materiaaleja. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 1 | 2 |
| Hiilidioksidipäästöjen väheneminen vaikuttaa veteen, ilmaan ja maaperään. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Hankkeen toimenpiteillä ei ole vaikutusta Natura 2000 -ohjelman kohteisiin. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 6 | 9 |
| 3D -tulostusmenetelmä vähentään merkittävästi raaka-aineiden kulutusta ja hukkaa. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 0 |
| Tätä ei voida arvioida tämän hankkeen yhteydessä. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 5 | 8 |
| 3D-tulostuksen kautta voidaan kehittää parempia tuotteita, pienentää varastoja, parantaa tuottavuutta sekä kehittää varaosien paikallista hankintaa. Tätä kautta parannetaan kilpailukykyä ja kehitetään paikallista elinkeinorakennetta. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 4 | 7 |
| Uuden valmistusmentelmän ympärille syntyy uutta suunnittelu-, kehitys- ja konsultointi -liiketoimintaa. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 2 | 5 |
| Pienemmät vaadittavat raaka-ainevirrat ja paikallinen valmistus vähentään kuljetus yms. logistiikan määrää. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 0 | 2 |
| Talouskasvu edistää välillisesti alueellista hyvinvointia. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida tämän hankkeen yhteydessä. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida tämän hankkeen yhteydessä. | ||
| Kulttuuriympäristö | 0 | 0 |
| Ei voida arvioida tämän hankkeen yhteydessä. | ||
| Ympäristöosaaminen | 4 | 6 |
| Lisää ympäristöosaamista, hankkeessa tutkitaan öljypohkaisten materiaalin korvaamista biomateriaaleilla. | ||
Toiminta
Xamk:n Elektroniikan 3K-tehtaalle Savonlinnaan on rakennettu teollisuustasoinen 3D-tulostuksen testaus - ja pilotointiympäristö tutkijoille ja yrityksille. Kohteena ovat lisäävän valmistuksen prosessit, jotka soveltuvat muovi- ja kuitumateriaalien työstämiseen. Testausympäristö toimii tutkimus- ja kehittämistoiminnan koekenttänä 3D-tulostuksen uusille teollisuuteen soveltuville materiaali- ja konstruktioideoille.
PILOT-ympäristön laitteisto koostuu erikoismuovien tulostimesta (Ultra), kuitukomposiittien tulostimesta (Mark Two), bioprintteristä (Brinter), hartsitulostimesta (Asiga) ja 3D-skannerista (Handyscan 307).
Työpaketissa WP1 Tutkimuksellinen osuus tehtiin tulostusmateriaaleille mekaanisia testejä (vetokokeita, taivutuskokeita ja iskukokeita) sekä UV-vanhennuskokeita Xamkin Materiaalitekniikan laboratoriossa Mikpoliksessa sekä vedenläpäisytestejä ja signaalin läpäisytestejä Xamkin Elektroniikan 3K-tehtaalla.
Yhdeksi tutkimuksen painopisteeksi valikoitui elektroniikan jäähdytysrakenteiden optimointi yhdessä rinnakkaisrahoituksella työskennelleen diplomityöntekijän, kilpailutetun tutkimusalihankkijana toimineen suunnittelutoimiston (Etteplan) ja Etelä-Tanskan yliopiston tutkijan kanssa.
Tutkimusosuudessa tehtiin myös tulostustestejä uusilla ja kokeellisilla puupohjaisilla tulostusmateriaaleilla.
WP2 Osaamistason nosto Etelä-Savossa - työpaketti sisälsi ydinsisältönään kaksi mittavaa kilpailutettua verkkokoulutus- kokonaisuutta. Lisäksi tehtiin tutkimusalihankintana kilpailutettu suunnittelutyön osto sekä suurten kappaleiden 3D-tulostuksen ja metallikappaleiden tulostuksen alihankintoja, joita ei pystytty hankeparissa investoiduilla laitteilla itse tekemään. Suunnittelutyön osto ja metallitulostukset liittyivät myös elektroniikan jäähdytyksen optimointiin WP1:ssä ja suuret tulostukset demonstraatioihin WP3:ssa.
”Teollinen 3D-tulostus” –verkkokoulutus, Osa 1 oli kaikille avoin ja ilmainen. Koulutuksessa, joka sisälsi 10 tapahtumaa, käytiin tiivistetysti läpi kymmenessä osassa 3D-tulostukseen liittyvän osaamisen keskeisimmät osa-alueet. Ilmoittautuneet saattoivat katsoa koulutuksen myös jälkitallenteina ja he saivat esitetyn materiaalin. Tämän alkujakson toteutti LUT-yliopisto tutkimuspalveluna.
”Teollinen 3D-tulostus, osa 2” –verkkokoulutus (12 tapahtumaa) oli sekin kaikille avoin ja ilmainen. Koulutuksissa perehdytään erityisesti 3D-tulostuksen suunnitteluun ja päätöksentekoon sekä 3D-skannauksen käyttöön. Alussa oli lyhyt kertaus perusteisiin. Ilmoittautuneet saattoivat katsoa koulutuksen myös jälkitallenteina ja saivat esitetyn materiaalin. Tämä oli jatkoa syksyn 2020 verkkokoulutukselle. Uuden koulutuksen aiheet valikoituvat yritysten kanssa käytyjen keskustelujen ja muun koulutuksissa saadun palautteen perusteella.
WP3 Esimerkkitapauksia (caset) -työpaketissa tarkoituksena oli toteuttaa erilaisia AMAP-hankkeessa mukana olleiden yritysten innoittamia case kokeiluja liittyen hankkeen aihepiireihin ja laitehankintoihin.
Toteutettuja haasteellisia esimerkkikokeiluja olivat mm. hitsausjigi, IoT -anturikotelo, kypärä kiinnikkeet, akselin ohjausholkki, venttiilihattu, kiintolevykelkka, piirilevyn kiinnittimet, korvakappaleet, elektroniikkakotelo, letkunkiinnittimet, tuulilasin kehyksen skannaus, veneen muotin skannaus, tuoli ja oopperajuhlien lavaste-elementti.
Tulokset
Koska investointihankkeesta AMAP-laite ei ollut töitä, hankintatyö luettiin työpakettiin WP4 Projektin hoito. Hankinnat sitoivat tietysti jonkin verran resursseja, mutta se ei pääosin ollut pois tutkimukselta, koska laitetarjontaan perehtyminen toimi samalla 3D-tulostusteknologian ”tilannekatsauksena”.
Hankinnat - isoimpina siis neljä 3D-tulostinta ja 3D-skanneri - sujuivat hankintateknisesti hankintaprosessien näkökulmasta hyvin. Xamkilla on tarjota tutkijoille hankinta-asiantuntijoiden tuki, jolla varmistetaan hankintojen asianmukaisuus lakien, asetusten ja muiden määräysten näkökulmasta.
Hankinnat onnistuivat hyvin myös sisällöllisesti. Neljästä tulostimesta ja skannerista puhuttaessa yhtä vaille kaikki olivat valmiita laitteita ja toimineet hyvin ”työhevosina” hankkeessa. Yksi joukossa edustaa niin uutta tekniikkaa, että se sisälsi lastentauteja, joita laitteen toimittaja on sitten kyllä omalla kustannuksellaan korjaillut pois sitä mukaa, kun niistä on raportoitu. Kaikkinensa tekninen tuki on hankkeen ylittävänä takuuaikana toiminut kaikilla laitteilla hyvin.
Hankkeessa osoitettiin, että laitteistoilla voidaan testata lisäävää valmistusta vahvoilla kuitulujitetuilla komposiiteilla ja vaativiin olosuhteisiin tarkoitetuilla teknisillä erikoismuoveilla. Laitteilla voidaan valmistaa myös hyvin tarkkoja prototyyppejä sekä tulostaa kestomuoveja ja esimerkiksi puukuitukomposiitteja suoraan rakeista tekemättä niitä ensin tulostuslangaksi. Lisäksi voidaan käyttää 3D-skanneria käänteiseen suunnitteluun tai laadunvarmistukseen.
Tutkimustoiminnan tulokset osoittavat, että lisäävän valmistuksen muovit ja komposiitit ovat kehittyneet teknisiltä ominaisuuksiltaan siten, että niille löydetään jatkossa yhä enemmän käyttöä myös lopputuotteissa. Materiaalien bioperäisyyteen ja kierrätettävyyteen kiinnitetään siihenkin lisääntyvässä määrin huomiota. Erityisesti suurten kappaleiden tulostus bio- ja puupohjaisten materiaalien osalta vaikuttaa lupaavalta kehityssuunnalta. Lukuisat koe-esimerkit, joita yritykset ovat PILOT –ympäristöön tuoneet testattavaksi, kannustavat jatkamaan tutkimusta ja kehitystyötä 3D-teknologian parissa paikallisten yritysten tarpeiden pohjalta.
Verkkokoulutuskokonaisuudet keräsivät 1627 ilmoittautumista. Ne koostuivat yhteensä 22 tapahtumasta eli tapahtumakohtainen koulutettavien keskiarvo oli 74 henkeä. LUTin toteuttama perusteet kokosi 968 ilmoittautumista ja Huldin pidemmälle menevä suunnitteluun painottunut kokonaisuus 659 ilmoittautumista. Palautteiden keskiarvo asteikolla 1-5 oli ensimmäisessä osassa 3.6 ja toisessa 4.25. Molemmista koulutuksista saatiin myös sanallista palautetta, joka oli pääosin myönteistä, mutta sisälsi myös rakentavaa kritiikkiä ja parannusehdotuksia.
AMAP-hankkeeseen osallistui 10 yritystä, joista arviolta kuusi (6) käynnistää uuden yhteistyön hankkeen toimenpiteiden päättymisen jälkeen Xamkin kanssa (AMBIO-hanke). Uusia innovaatioalustoja on kaksi. Ne ovat 3K-tehtaalle syntyneet PILOT-ympäristöt yhtäältä teknisille komposiiteille ja toisaalta bio- ja puumateriaalien testausympäristö. Innovaatioalustoissa kehitettyjä ja pilotoituja tuotteita tai palveluita on 10 ja ne löytyvät 14 case-esimerkin joukosta. Elektroniikan 3K-tehtaalle on lisäksi palkattu yksi uusi vakituinen työntekijä ylläpitämään hankkeessa syntynyttä testausympäristöä.