Uutta tietoa huipputeknologiasta ja sen hyödyntämisestä, tietoa tulevaisuuden ratkaisuista ja palveluista päätöksenteon tueksi ja liiketoiminnan kehittämiseen. Kohdistettu VTT:n kumppaneille, asiakkaille sekä huipputeknologiasta ja sen sovelluksista kiinnostuneille.
Julkaisu tieteestä, teknologiasta ja liiketoiminnasta

VTT:n uusi plasmakäsittelylaitteisto vauhdittaa teollisuuden tuotantoprosesseja ja uusien tuotteiden syntymistä, kertoo VTT:n tiimipäällikkö Tomi Lindroos.

Plasmakäsittely kirittää materiaalikehitystä

Teksti: Jukka Nortio | Kuvat: Janne Ruotsalainen | 22.5.2018

15 000 astetta. Siinä höyrystyy rautakin. VTT:n 3D-printtauksen tehostamiseksi hankkima plasmakäsittelylaitteisto avaa uusia mahdollisuuksia ja nopeuttaa teollisuuden materiaali- ja tuotekehityssyklejä.

​VTT:n Tampereen yksikössä on viime syksystä alkaen tutkittu kanadalaisen Tekna-yrityksen valmistaman plasmakäsittelylaitteen suomia mahdollisuuksia. Ensimmäisiä asiakaspilotteja on ajettu ja tulokset ovat lupaavia. Tiimipäällikkö Tomi Lindroos on silmin nähden tyytyväinen tuoreeseen työvälineeseen.

– Meidän laite on uniikki Euroopassa ja ainoa, jota markkinoidaan ulkopuolisten käyttöön, niin että kuka tahansa pääsee jauheidensa kanssa tekemään tällä töitä.

VTT hakee laitteistolla uusia liiketoimintamahdollisuuksia.

– Meidän pitää olla aktiivisesti esillä messuilla ja konferensseissa, jotta meidät tunnetaan. Olemme käyneet Euroopan lisäksi keskusteluja myös muun muassa Taiwanin ja Yhdysvaltojen suuntaan.

Lindroos painottaa, että tämän vuoden tärkeä tavoite on saada myös suomalaisyritykset näkemään uuden palvelun tarjoamat mahdollisuudet tuotekehitysprojektien vauhdittamiseen ja liiketoiminnan kehittämiseen.

– Isojen laitevalmistajien alihankintaketjut ovat kriittinen asiakaskuntamme.

Kattava palvelu

Plasmakäsittelylaitteisto on VTT:n vastaus teollisuuden alati lisääntyvälle tarpeelle saada käyttöön laboratoriomittakaavaa laajempia 3D-printtauksen pilotointiympäristöjä.

– Laboratoriomittakaavaa suuremmilla pilotointiympäristöillä on globaalisti iso kysyntä. Teollisuusyritykset hakevat ympäristöjä, jotka ovat lähellä lopullista tuotantoa, sillä tämä mahdollistaa nopeamman siirtymisen tuotekehityksestä tuotantoon.

VTT:n uusi plasmakäsittelylaitteisto vauhdittaa teollisuuden tuotantoprosesseja ja uusien tuotteiden syntymistä. Koko valmistusketju raaka-aineesta tuotteeksi nopeutuu ja virtaviivaistuu.

Plasmakäsittelylaitteisto on osa jauhemaisten aineiden pilotointiympäristöä (Powder Piloting Service), joka tarjoaa asiakasyritysten tuotekehitysprojekteissa mahdollisuuden hyödyntää sekä modernia laitteistoa että VTT:n asiantuntijoille yli 20 vuoden aikana kertynyttä syvällistä materiaalitekniikan osaamista.

VTT:n palvelu on yhden luukun periaate.

– Ideana on se, että materiaaleja kehitetään teollisesti järkevässä mittakaavassa ja samassa ketjussa materiaalisynteesistä komponentiksi saakka. Meillä on myös tarjolla rinnakkaisia prosessiketjuja, joiden soveltuvuutta valmistukseen voidaan arvioida, Lindroos kertoo.

Metallisten materiaalien tuotantoketjussa VTT tarjoaa koko kirjon palveluita, muun muassa seosten tuotantoa, jauheiden valmistusta eri tekniikoilla sekä jauheiden muokkausta valmistusprosessiin.

Rautakin höyrystyy

Plasmalaite tuo ratkaisun monien ongelmallisten materiaalien muokkaukseen 3D-tulostukseen sopiviksi.

Valtaosa maailman metallijauheesta tuotetaan vesiatomisointimenetelmällä. Sen ongelma on jauhepartikkeleiden epämääräinen muoto, jolloin jauhe ei ole riittävän juoksevaa 3D-tulostusta varten. Plasmakäsitellyllä vesiatomisoitu jauhe voidaan muokata puhtaaksi, erittäin tasalaatuiseksi ja erinomaisesti 3D-tulostukseen sopivaksi.

– Uusi laitteisto poistaa sulamispisteeseen liittyvät rajoitteet. Plasmalaitteessa päästään jopa 15 000 asteen lämpötilaan, jossa rautakin höyrystyy. Lähtöaine voi olla myös suspensio eli jauhe, jossa on mukana nestekomponentti.

Aine syötetään kuuman plasmaliekin läpi. Aineen viipymäaikaa varioidaan kuumassa liekissä, jolla aineeseen saadaan erilaisia ominaisuuksia. Läpisyötettävästä jauheesta muokataan täydellisen pyöreää jauhetta, jolloin sen juoksevuus on huippuluokkaa ja mahdollisimman sopivaa 3D-tulostukseen. Korkea lämpötila myös höyrystää jauheesta epäpuhtaudet pois ja saatava aine on hyvin puhdasta.

Puhtaalla ja pyöreällä jauheella ei ole itseisarvoa, vaan ainoastaan sen käytettävyys 3D-tulostuksessa ratkaisee.

– Jauheesta 3D-tulostetulle komponentille teemme usein jälkikäsittelyn kuten lämpökäsittelyn, isostaattisen kuumapuristuksen ja pinnan modifioinnin. Valmistamme siis asiakkaalle käyttövalmiin komponentin. Tämän lisäksi meillä on rinnalla perinteiset jauhemetallurgiset valmistusmenetelmät kuten metallien ruiskupuristus, isostaattinen kuumapuristus ja pinnoitusmenetelmät termisellä ruiskutuksella tai laserpinnoituksella.

 

Plasmakäsittelylaitteisto on osa jauhemaisten aineiden pilotointiympäristöä (Powder Piloting Service).

Digitaalinen malli nopeuttaa tuotekehitystä

Plasmakäsittelylaite on osa tuotekehityksen ja tuotannon digitalisointia. Enää ei tarvitse tehdä mallikappaleita fyysisesti, vaan ne ja niissä käytettävät materiaalit voidaan mallintaa tietokoneella ja mallikappaleet tulostaa tietokonemallin pohjalta 3D-printterillä.

VTT:n isot teollisuusasiakkaat hakevat uusilla materiaaleilla erityisesti hintakilpailukykyä. Toisaalta palvelua on suunnattu myös aloitteleville yrityksille, jotka tarvitsevat innovaatioilleen modernin pilotointiympäristön.

– Spin-off-yrityksillä on pienet resurssit investoida. Meidän ympäristömme on hyvä paikka tutkia asioita ennen suuria investointeja.

Viime syksynä käyttöönotetulla laitteistolla on ajettu jo ensimmäisiä asiakastöitä. Kokemukset ovat olleet positiivisia.

– Ennakkoon jännitimme laitteiston kapasiteettia, mutta olemme päässeet sillä ihan järkeviin jauhemääriin. Yhdessä päivässä saamme riittävästi jauhetta yhteen 3D-tulostukseen eli viidestä kymmeneen kiloa kerrallaan.

 

Materiaalikehityksen kolme draiveria

Uusien materiaalien kehittämisen ensisijaisena pontimena on yritysten tarve saada tuotteidensa komponentteihin entistä parempia ominaisuuksia. Materiaaleihin kohdistuu kovia vaatimuksia: parempaa korroosion, paineen ja lämmönvaihteluiden kestoa, lisää kovuutta tai parempi sitkeys; ja yhä useammin näitä kaikkia yhdessä. VTT:n tutkimusyksikkö vastaa tähän huutoon tietokonemallintamalla uusia materiaaleja ja niiden tuotantoa.

Kriittisten materiaalien, kuten koboltin, niukkuus ja hinnanvaihtelut ovat toinen syy, joka kirittää korvaavien ja edullisempien materiaalien kehitystä. Näissä tilanteissa voidaan jopa tinkiä materiaalin ominaisuuksista, jos korvaava materiaali on kustannustehokas ja sillä on käyttötarkoitukseen riittävät ominaisuudet.

Kolmas materiaalikehityksen linja on teollisuuden sivuvirroista saatavien raaka-aineiden hyödyntäminen materiaalikehityksessä, jolloin myös parannetaan kustannustehokkuutta.

– Plasmakäsittelylaitteistolla voidaan tehokkaasti poistaa sivuvirroissa olevia epäpuhtauksia, jolloin saadaan moniin käyttötarkoituksiin sopivia puhtaita raaka-aineita, VTT:n Tomi Lindroos sanoo.

 

3D-tulostaminen muuttaa maailmaa

3D-tulostaminen harppaa pitkin askelin ja muuttaa maailmaa uusien sovellustensa myötä. Tällä hetkellä 3D:n suurimpia hyödyntäjiä ovat kuluttajatuote-, ilmailuja autoteollisuus sekä lääketieteen sovellukset. VTT on kokeillut esimerkiksi Sandvikin kanssa laitteiden osien 3D-tulostusta.

3D-tulostusteknologian edut korostuvat erityisesti lyhyiden sarjojen valmistuksessa. Maat, joiden teollisuus perustuu lyhyiden sarjojen tuotteisiin, kuten Suomi, hyötyvät erityisesti menetelmien käyttöönotosta. 3D-tulostus antaa suuret vapaudet kappaleiden muotoilussa, mikä mahdollistaa täysin uudenlaisten, aikaisempaa tehokkaampien ja kevyempien tuotteiden valmistamisen.

3D-tulostuksen etuja ovat myös kustomoidut tuotteet asiakkaan tarpeisiin, kevyemmät rakenteet ja melkeinpä mahdottomienkin kappaleiden valmistus ilman lisäkustannuksia. Teknologian ansiosta rikkoutuneen koneen osan ja tuotantolaitteen varaosan voi tulostaa vaikka toiselle puolelle maapalloa. Näin säästetään myös kuljetus- ja varastointikustannuksissa, kun logistiikkaketju pääosin siirtyy suunnittelusta vasta tarpeen mukaan tehtävään tuotantoon bitteinä.

Teknologian kehittyessä kyetään tekemään entistä suurempia kappaleita. Tästä yhtenä esimerkkinä yhdysvaltalainen teknologia-startup Apis Cor, joka ilmoitti noin vuosi sitten keksineensä tavan rakentaa edullisia taloja 3D-tulostimella.

 

 

VTT Impulssihttps://www.vtt.fi/ImpulssiVTT Impulssi
Tekoäly paljastaa sydänpotilaan komplikaatioriskinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tekoaly-paljastaa-sydanpotilaan-komplikaatioriskin.aspxTekoäly paljastaa sydänpotilaan komplikaatioriskin
Impulssi 1/2018https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2018.aspxImpulssi 1/2018
Tulevaisuuden arkkitehdit asiallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tulevaisuuden-arkkitehdit-asialla.aspxTulevaisuuden arkkitehdit asialla
Uudet synteettisen biologian teknologiat mullistavat mikrobien muokkauksenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uudet-synteettisen-biologian-teknologiat-mullistavat-mikrobien-muokkauksen.aspxUudet synteettisen biologian teknologiat mullistavat mikrobien muokkauksen
Turbiinisiivillä miljoonien säästöihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Turbiinisiivet-saastavat-miljoonia.aspxTurbiinisiivillä miljoonien säästöihin
Kännykällä mielenrauhaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kannykalla-mielenrauhaa.aspxKännykällä mielenrauhaa
Impulssi 2/2014https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2014.aspxImpulssi 2/2014
Impulssi 1/2014https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2014.aspxImpulssi 1/2014
Robottiautojen esiinmarssihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Robottiautojen-esiinmarssi.aspxRobottiautojen esiinmarssi
Teollinen 3D-tulostus nousukiidossahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Teollinen-3D-tulostus-nousukiidossa.aspxTeollinen 3D-tulostus nousukiidossa
Kvanttinormaaleita uudistuvalle SI-järjestelmällehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kvanttinormaaleita-uudistuvalle-SI-jarjestelmalle.aspxKvanttinormaaleita uudistuvalle SI-järjestelmälle
Suomalaispyörät pyörivät myös tulevaisuudessahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Suomalaispyörät-pyörivät-myös-tulevaisuudessa.aspxSuomalaispyörät pyörivät myös tulevaisuudessa
Bisnesenkeli Sauli Törmälä: Kasvua kansainvälisiltä kentiltähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Sauli-Tormala-Kasvua-kansainvalisilta-kentilta.aspxBisnesenkeli Sauli Törmälä: Kasvua kansainvälisiltä kentiltä
Puolustusvoimat hakee etumatkaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Puolustusvoimat-hakee-etumatkaa.aspxPuolustusvoimat hakee etumatkaa
Vanha ydintutkimusreaktori poistetaan käytöstä – uusi ydinturvallisuustalo rakenteillahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/FiR-1-tutkimusreaktori-poistetaan-kaytosta.aspxVanha ydintutkimusreaktori poistetaan käytöstä – uusi ydinturvallisuustalo rakenteilla
Impulssi 1/2016https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2016.aspxImpulssi 1/2016
Impulssi 2/2015https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2015.aspxImpulssi 2/2015
Voiko älykkäiden kaupunkien suorituskykyä mitata?https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Voiko-alykkaiden-kaupunkien-suorituskykya-mitata.aspxVoiko älykkäiden kaupunkien suorituskykyä mitata?
Autonomiset järjestelmät yleistyvät teollisuudessa nopeastihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Autonomiset-jarjestelmat-yleistyvat-teollisuudessa-nopeasti.aspxAutonomiset järjestelmät yleistyvät teollisuudessa nopeasti
For Industry veturina Suomen valmistavalle teollisuudellehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/For-Industry-veturina-Suomen-valmistavalle-teollisuudelle.aspxFor Industry veturina Suomen valmistavalle teollisuudelle
Impulssi 1/2017https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2017.aspxImpulssi 1/2017
Digitaaliset ekosysteemit valtaavat alaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Digitaaliset-ekosysteemit-valtaavat-alaa.aspxDigitaaliset ekosysteemit valtaavat alaa
Jari Gustafsson: Vanhoja ja uusia työjuhtia taantuman voittamiseksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Jari-Gustafsson-Vanhoja-ja-uusia-taantuman-voittamiseksi.aspxJari Gustafsson: Vanhoja ja uusia työjuhtia taantuman voittamiseksi
Enemmän kuin pelkkää piitähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Enemman-kuin-pelkkaa-piita.aspxEnemmän kuin pelkkää piitä
Kitka ja kasvihuonepäästöt kuriin materiaalien digitoinnillahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kitka-ja-kasvihuonepaastot-kuriin-materiaalien-digitoinnilla.aspxKitka ja kasvihuonepäästöt kuriin materiaalien digitoinnilla
Sopiiko elinkaariarviointi poliittisen päätöksenteon tueksi?https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Sopiiko-elinkaariarviointi-poliittisen-päätöksenteon-tueksi.aspxSopiiko elinkaariarviointi poliittisen päätöksenteon tueksi?
Energia-ala varautuu yhdessä kyberuhkiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Energia-ala-varautuu-yhdessa-kyberuhkiin.aspxEnergia-ala varautuu yhdessä kyberuhkiin
IPR edellä ulkomaillehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/IPR-edella-ulkomaille.aspxIPR edellä ulkomaille
Impulssi 1/2015https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2015.aspxImpulssi 1/2015
Kyberturvallisuus vaatii muutakin kuin teknologiaosaamistahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kyberturvallisuus-vaatii-muutakin-kuin-teknologiaosaamista.aspxKyberturvallisuus vaatii muutakin kuin teknologiaosaamista
VTT hyödyntää Fabry-Perot interferometriteknologiaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Fabry-Perot-interferometriteknologia.aspxVTT hyödyntää Fabry-Perot interferometriteknologiaa
VTT:n nuoret tutkijat tekevät tulevaisuuttahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Nuoret-tutkijat-tekevat-tulevaisuutta.aspxVTT:n nuoret tutkijat tekevät tulevaisuutta
Panimolaboratorio – Paremman oluen puolestahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Panimolaboratorio-paremman-oluen-puolesta.aspxPanimolaboratorio – Paremman oluen puolesta
Impulssi 2/2016https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2016.aspxImpulssi 2/2016
Robotiikka – monien mahdollisuuksien tekniikkaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Robotiikka-–-monien-mahdollisuuksien-tekniikkaa.aspxRobotiikka – monien mahdollisuuksien tekniikkaa
Oma osaaminen yhteiseksi hyväksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Oma-osaaminen-yhteiseksi-hyvaksi.aspxOma osaaminen yhteiseksi hyväksi
Ketterä ja nopea Ponssehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kettera-ja-nopea-Ponsse.aspxKetterä ja nopea Ponsse
5G tuo vauhtia verkkopalveluihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/5G-tuo-vauhtia-verkkopalveluihin.aspx5G tuo vauhtia verkkopalveluihin
Suomi tavoittelee kärkipaikkaa tekoälyn soveltamisessahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Suomi-tavoittelee-karkipaikkaa-tekoalyn-soveltamisessa.aspxSuomi tavoittelee kärkipaikkaa tekoälyn soveltamisessa
Maailma paremmaksi hyvällä energiallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Maailma-paremmaksi-hyvalla-energialla.aspxMaailma paremmaksi hyvällä energialla
Impulssi 2/2017https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2017.aspxImpulssi 2/2017
Uusia ratkaisuja kaupunkitulvien ehkäisyynhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uusia-ratkaisuja-kaupunkitulvien-ehkaisyyn.aspxUusia ratkaisuja kaupunkitulvien ehkäisyyn
Mediatuotannossa ja asumispalveluissa valmistaudutaan 5G-verkkoonhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Mediatuotannossa-ja-asumispalveluissa-valmistaudutaan-5G-verkkoon.aspxMediatuotannossa ja asumispalveluissa valmistaudutaan 5G-verkkoon
Asuinmukavuus ja energiatehokkuus mahtuvat samaan kotiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Asuinmukavuus-ja-energiatehokkuus-mahtuvat-samaan-kotiin.aspxAsuinmukavuus ja energiatehokkuus mahtuvat samaan kotiin
Tuotteita jätteestä – muovipitoinen orgaaninen jäte otetaan käyttöönhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tuotteita-jätteestä.aspxTuotteita jätteestä – muovipitoinen orgaaninen jäte otetaan käyttöön
Kalasatamasta älykkään energian mallialuehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kalasatamasta-alykkaan-energian-mallialue.aspxKalasatamasta älykkään energian mallialue
Ledikalvot taipuvat kansanlampusta lentokoneisiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Ledikalvot-taipuvat-kansanlampusta-lentokoneisiin.aspxLedikalvot taipuvat kansanlampusta lentokoneisiin
Suomi suuntaa vähähiiliseen älyliikenteeseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Suomi-suuntaa-vahahiiliseen-alyliikenteeseen.aspxSuomi suuntaa vähähiiliseen älyliikenteeseen
Yhteisöllisiä asumisratkaisuja Suomesta Namibiaanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Yhteisöllisiä-asumisratkaisuja-Suomesta-Namibiaan.aspxYhteisöllisiä asumisratkaisuja Suomesta Namibiaan