|
|
|
Hankekoodi: A78664
Hankkeen nimi: 3D-tulostusta robotilla (3DROBO)
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2022 ja päättyy 31.10.2023
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pohjois-Savon liitto
Hakijan virallinen nimi: Savonia-ammattikorkeakoulu oy
Organisaatiotyyppi: Ammattikorkeakoulu
Y-tunnus: 2629463-3
Jakeluosoite: PL 6 (Microkatu 1)
Puhelinnumero: 044 785 7006
Postinumero: 70201
Postitoimipaikka: Kuopio
WWW-osoite: http://www.savonia.fi
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Alonen Antti Ilmari
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: tki-asiantuntija
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: antti.alonen(at)savonia.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 044 785 5767
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
3D-tulostus, eli lisäävä valmistus on viime vuosina yleistynyt teollisuudessa huimaa vauhtia ja kyseessä on yksi digitaalisen murroksen keskeisiä asioita valmistavassa teollisuudessa. Pohjois-Savon alueella sen käyttö teknologiateollisuuden yrityksissä on kuitenkin vielä suhteellisen harvinaista, vaikka muualla Euroopassa sen kehittämiseen on panostettu jo vuosia. Tähän tulisi kiinnittää huomiota, sillä teknologiateollisuus on merkittävä elinkeino Pohjois-Savon alueella, ja 3D-tulostuksen hyödyntäminen on yksi keinoista, jolla alueen yritykset voivat ylläpitää kilpailukykyään
Hankkeen taustalla oleva tarve ja tavoitteet kohdistuvat robottien hyödyntämiseen 3D-tulostuksessa ja osien valmistamiseen suuremmassa mittakaavassa. Savonian käytössä olevassa modernissa 3D-tulostusympäristössä on robottitulostukseen soveltuvia laitteita, mutta robottitulostuksen käytössä on havaittu haasteita niin tulostusprosessin valmistelussa, hallinnassa kuin valmistuvien tuotteiden pinnanlaadussakin. Havaittujen puutteiden korjaaminen edellyttää päivitystoimenpiteitä niin robottisolujen työkaluihin kuin käytössä oleviin ohjelmiinkin.
Kyseessä on investointihankkeen rinnalla kulkeva kehityshanke, jossa tavoitteena on päivittää robottisolujen käytössä olevia ohjelmia sekä parantaa prosessien käytettävyyttä mm. mittaamalla tulostusprosessin aikaisia tapahtumia lämpökameralla. Hankkeessa tutkitaan ja testataan tarvittavia jälkikäsittelymenetelmiä eri materiaaleille sekä käyttöönotetaan muovin/komposiitin tulostussolussa jälkikäsittelytyökalu (esim. jyrsinpää).
Lisäksi tavoitteena on tuottaa lisää tietoa robotisoidun 3D-tulostuksen kustannuksista ja päästöistä verrattuna perinteiseen valmistustapaan sekä tuoda esille ympäristöystävällisten valmistusmateriaalien käyttökohteita tukemaan yritysten kestävän kasvun suunnitelmia.
Toimenpiteet jakaantuvat kolmen tulostusmateriaalin ympärille neljään työpakettiin:
TP1: Muovin/kompositiin 3D-tulostus, fokuksena prosessin parannus ja jälkikäsittelytyökalujen käyttöönotto. Materiaalien osalta tarkastelun kohteena on mm. biohajoava puukuitukomposiitti.
TP2: Metallitulostus, fokuksena lankasyöttöisen suorakerrostusprosessin hallinnan parantaminen ja ohjelmiston päivitys.
TP3: Betonin 3D-tulostus, fokuksena prosessin parannus ja käyttökohteiden testaus
TP4: Raportointi ja laskenta (kustannukset, hiilijalanjälki, yms.)
Työpaketeissa tehdään demonstraatioita eri menetelmillä ja materiaaleilla yhteistyössä yritysten kanssa. Hankkeen aikana järjestetään esittelytilaisuuksia robottisolujen toiminnasta ja demonstraatioiden tuloksista.
Tuloksena robottisolujen käytettävyys paranee ja alueen yritykset saavat käytännön tietoa siitä, mihin käyttökohteisiin ja minkälaisille materiaaleille robottitulostus soveltuu. Hankkeen tuloksena julkaistaan myös tietoa 3D-tulostuksen kustannuksista sekä ympäristöystävällisyydestä perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna.
Hankkeen kohderyhmät ovat Savonia-ammattikorkeakoulu,sen alueelliset yhteistyökumppanit (mm. Savon koulutuskuntayhtymä, Itä-Suomen Yliopisto, Ylä-savon ammattiopisto) sekä Pohjois- Savon alueen yritykset ja julkiset organisaatiot.
Yrityksistä painopiste on erityisesti pk-yrityksissä, pienyrityksissä ja start-upeissa.
Välillisesti hanke hyödyttää Pohjois-Savon alueen ja Suomen teollisuutta lisäämällä robottitulostukseen liittyvää tietoa ja osaamista.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 208 358
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 208 358
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 257 448
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 257 448
Maakunnat: Pohjois-Savo
Seutukunnat: Kuopion, Koillis-Savon, Varkauden, Ylä-Savon, Sisä-Savon
Kunnat: Suonenjoki, Kuopio, Rautalampi, Kiuruvesi, Keitele, Tervo, Lapinlahti, Tuusniemi, Sonkajärvi, Rautavaara, Kaavi, Siilinjärvi, Vesanto, Vieremä, Pielavesi, Leppävirta, Varkaus, Iisalmi
Jakeluosoite: Microkatu 1
Postinumero: 72100
Postitoimipaikka: Kuopio
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 | 1 | 6 |
| 3D-tulostuksessa käytetään vain lopputuotteen tarvitsema määrä materiaalia - hukkamateriaalin määrä on minimoitu. Robottitulostusta käytetään suurten kappaleiden valmistuksessa jossa vaikutus on vieläkin selvemmin näkyvillä. Hankkeessa demonstroidaan paikallista valmistusta ja uusiutuvien /biohajoavien materiaalien käyttöä tuotteiden valmistuksessa (mm. puukuitua sisältävät tulostusmateriaalit). | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 0 | 1 |
| Hanke tuo tietoa robotisoidun 3D-tulostuksen ympäristöhyödyistä ja kannustaa yrityksiä energiatehokkaamman ja ympäristöystävällisemmän tuotantomenetelmän hyödyntämiseen. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 0 | 0 |
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 0 | 3 |
| 3D-tulostus mahdollistaa digitaaliset varastot ja paikallisen tuotannon, jolloin fyysisen varastoinnin tarve ja tavaran kuljetusten tarve vähenee. Tämä vähentää energian kulutusta ja sitä kautta vähentää kasvihuonekaasujen muodostumista. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 0 |
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 3 | 6 |
| 3D-tulostuksessa käytetään vain lopputuotteen tarvitsema määrä materiaalia - hukkamateriaalin määrä on minimoitu. Robottitulostusta käytetään suurten kappaleiden valmistuksessa jossa vaikutus on vieläkin selvemmin näkyvillä. Biohajoavat materiaalit (esim. puukuitukomposiitti) ovat ympäristöystävällisiä niin valmistuksen kuin kierrätyksenkin osalta. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 0 | 0 |
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 3 | 6 |
| Hankkeessa tuodaan alueen yrityksille tietoa robottitulostuksen mahdollisuuksista eri käyttökohteissa. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 0 | 3 |
| 3D-tulostuksen pohjatietona käytetään 3D-malleja, joihin liittyy useita potentiaalisia aineettomia palveluja (virtuaaliset varastot/katalogit, yms.) | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 2 | 4 |
| Robotisoitu tulostus mahdollistaa valmistuksen lähellä loppuasiakasta/käyttökohdetta. 3D-tulostettavat tuotteet voidaan siirtää sähköisesti tulostuspisteelle, joka vähentää logistiikan tarvetta. Oletettavissa on että robotisoitu 3D-tulostus myös parantaa valmistuksen energiatehokkuutta. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 3 | 3 |
| Automaation/robotiikan lisääminen työläissä käsityövaltaisissa työvaiheissa vähentää työntekijöiden altistumista haitallisille aineille. Robotisoitu 3D-tulostus on itsessäänkin automatisoitua työtä joka vähentää työntekijöiden kuormitusta. Se mahdollistaa myös vapaampia geometrisia muotoja joka antaa kappaleen suunnitteluun enemmän mahdollisuuksia luovuudelle. 3D-robottitulostuksessa pyritään siihen että pääosan fyysistä voimaa vaativista töistä tekee robotti. Tämä edistää fyysisiltä voimavaroiltaan rajallisten henkilöiden osallisuutta työmarkkinoilla. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 0 | 3 |
| 3D-tulostus on valmistustekniikka, joka tukee valtavirtaistamista ja rikkoo perinteisiä sukupuolien välisiä rooleja. 3D-tulostus robotilla on pitkälle automatisoitu prosessi, joka ei edellytä fyysistä voimaa. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 0 | 0 |
| Kulttuuriympäristö | 2 | 3 |
| Robotisoitu 3D-tulostus mahdollistaa suurtenkin monimuotoisten kappaleiden valmistamisen ulkokäyttöön. Erilaisten ulkorakenteiden ja esimerkiksi puistokalusteiden valmistus 3D-tulostamalla on mahdollista eri materiaaleista (puukuitukomposiitit, betoni). | ||
| Ympäristöosaaminen | 5 | 5 |
| Hankkeessa selvitetään ja julkaistaan tietoa robotisoidun tulostuksen ympäristövaikutuksia ja sen ympäristöystävällisyydestä perinteiseen valmistukseen verrattuna. | ||
3D-tulostusta robotilla (3DROBO) oli investointi ja kehityshankepari, jossa päivitettiin Savonian robottitulostussoluja. Investoinnit laitteisiin ja ohjelmistoihin pitivät sisällään mm. jälkikäsittelyjärjestelmän ja lämpökameran muovi/komposiittitulostukseen, pyrometrin metallitulostukseen sekä valmistelu ja siivutusohjelmiston joka soveltuu sekä muovin, metallin että betonin robottitulostukseen. Päivitysten tarkoituksena oli parantaa prosessin käytettävyyttä sekä parantaa tulostusprosessien toimintaa ja laatua. Lisäksi hankkeessa testattiin ja tutkittiin robottitulostukseen soveltuvia materiaalia sekä käyttökohteita ja julkaistiin niistä demonstraatioita.
Hankkeen aikana tutkimuksesta julkaistiin tietoa artikkeleina (7+4 kpl) ja sen toimintaa esiteltiin mm. alihankintamessuilla vuosina 2022 ja 2023.
Toimenpiteet jakaantuivat tulostusmateriaalin perusteella neljään työpakettiin.
Työpaketissa 1 keskityttiin muovin ja komposiittimateriaalien tulostukseen. Työpaketin fokuksena oli prosessin parannus ja jälkikäsittelyjärjestelmän käyttöönotto. Työpaketissa toteutettiin useita demonstraatioita, joissa tulosteet viimeisteltiin jälkikäsittelyjärjestelmän avulla tulostuksen jälkeen. Materiaalien osalta painotus oli uusiutuvista luonnonvaroista valmistetuissa materiaaleissa, kuten puukuitukomposiitissa, mutta hankkeen aikana tutkittiin myös muiden materiaalien soveltuvuutta eri käyttökohteisiin. Työpaketin demonstraatiot pitivät sisällään mm. huonekaluja, muotteja, cajon-soittimen rungon sekä erilaisia kotelorakenteita.
Työpaketissa 2 perehdyttiin metallin lankasyöttöiseen suorakerrostukseen (waam), ja tavoitteena oli prosessin hallinnan parantaminen mm. ohjelmiston päivityksen avulla. Hankkeen aikana tutkittiin ja testattiin eri tulostusmateriaaleja sekä erilaisten piirteiden valmistusta. Työpaketissa toteutettiin kolme demonstraatiota: tulostuspiirteiden valmistus kaarevalle pinnalle, waam-prosessin käyttö koneistetun kappaleen korvauksessa ja valukappaleen korvaus waam -prosessilla tehtynä.
Työpaketissa 3 tulostettiin betonia samalla robottisolulla, joka oli käytössä Työpaketin 1 muovi/komposiittitulostuksessa. Lisäksi perehdyttiin betonivalumuottien tulostukseen puukuitukomposiitista. Päällimmäinen painopiste oli ohjelmistoratkaisujen testaus ja prosessin parantaminen. Työpaketin merkittävin demonstraatio oli betonivalumuotin valmistus puukuitukomposiitista.
Työpaketin 4 sisältö muodostui raportoinnista, viestinnästä ja LCA -laskennasta. Työpaketin tutkimustyötä esiteltiin kahdessa LCA -laskentaa esittelevässä Savonia -artikkelissa. Jälkimmäinen artikkeli piti sisällään konkreettisen esimerkin siitä, miten LCA -laskenta voidaan toteuttaa, kun valmistusmenetelmänä on lankasyöttöinen suorakerrostus.