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.

 

 

Impulssihttps://www.vtt.fi/ImpulssiImpulssi
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
Vanha ydintutkimusreaktori poistetaan käytöstä – uusi ydinturvallisuustalo rakenteillahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/FiR-1-tutkimusreaktori-poistetaan-kaytosta.aspxVanha ydintutkimusreaktori poistetaan käytöstä – uusi ydinturvallisuustalo rakenteilla
Yrittäjien velvollisuus on etsiä kasvuahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Yrittajien-velvollisuus-on-etsia-kasvua.aspxYrittäjien velvollisuus on etsiä kasvua
Bisnesenkeli Sauli Törmälä: Kasvua kansainvälisiltä kentiltähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Sauli-Tormala-Kasvua-kansainvalisilta-kentilta.aspxBisnesenkeli Sauli Törmälä: Kasvua kansainvälisiltä kentiltä
Ikäteknologia arjen apuna ja turvanahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Ikäteknologia-arjen-apuna-ja-turvana.aspxIkäteknologia arjen apuna ja turvana
Laivateollisuuden digitalisoituminen edellyttää huippututkimustahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Laivateollisuuden-digitalisoituminen-edellyttää-huippututkimusta.aspxLaivateollisuuden digitalisoituminen edellyttää huippututkimusta
Kovaakin kovempi vientituotehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kovaakin-kovempi-vientituote.aspxKovaakin kovempi vientituote
Maailma kuluttajien silminhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Maailma-kuluttajien-silmin.aspxMaailma kuluttajien silmin
Röntgenkuvantaminen uudelle tasollehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Rontgen-kuvantaminen-uudelle-tasolle.aspxRöntgenkuvantaminen uudelle tasolle
Puolustusvoimat hakee etumatkaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Puolustusvoimat-hakee-etumatkaa.aspxPuolustusvoimat hakee etumatkaa
Elintarvikkeet muutoksessahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Elintarvikkeet-muutoksessa.aspxElintarvikkeet muutoksessa
Pekka Soinin Business Finland on yritysten ”kansainvälistymiskanava”https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Pekka-Soinin-Business-Finland-on-yritysten-kansainvalistymiskanava.aspxPekka Soinin Business Finland on yritysten ”kansainvälistymiskanava”
Brasilia viitoittaa bioenergian tietähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Brasilia-viitoittaa-bioenergian-tieta.aspxBrasilia viitoittaa bioenergian tietä
Impulssi 1/2016https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2016.aspxImpulssi 1/2016
Mallinnuksen ja simuloinnin hyödyntäminen uusissa voimalaitoskonsepteissahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Mallinnuksen-ja-simuloinnin-hyodyntaminen-uusissa-voimalaitoskonsepteissa.aspxMallinnuksen ja simuloinnin hyödyntäminen uusissa voimalaitoskonsepteissa
Kitka ja kasvihuonepäästöt kuriin materiaalien digitoinnillahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kitka-ja-kasvihuonepaastot-kuriin-materiaalien-digitoinnilla.aspxKitka ja kasvihuonepäästöt kuriin materiaalien digitoinnilla
Salofa tuo pikatestit terveyden ja ympäristön seurantaanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Salofa-tuo-pikatestit-terveyden-ja-ympariston-seurantaan.aspxSalofa tuo pikatestit terveyden ja ympäristön seurantaan
VTT:n spinno GrainSense tuo laboratorion maanviljelijän kouraanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/VTTn_spinno_GrainSense_tuo_laboratorion-maanviljelijan-kouraan.aspxVTT:n spinno GrainSense tuo laboratorion maanviljelijän kouraan
LEO tuo älyä sylintereihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/LEO-tuo-alya-sylintereihin.aspxLEO tuo älyä sylintereihin
Enemmän kuin pelkkää piitähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Enemman-kuin-pelkkaa-piita.aspxEnemmän kuin pelkkää piitä
Terveyttä ja tehokkuutta ruuan laadusta tinkimättähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Terveytta-ja-tehokkuutta-ruuan-laadusta-tinkimatta.aspxTerveyttä ja tehokkuutta ruuan laadusta tinkimättä
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
Kyberturvallisuus vaatii muutakin kuin teknologiaosaamistahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kyberturvallisuus-vaatii-muutakin-kuin-teknologiaosaamista.aspxKyberturvallisuus vaatii muutakin kuin teknologiaosaamista
Älyliikenteestä suomalaisia vientivalttejahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Alyliikenteesta-suomalaisia-vientivaltteja.aspxÄlyliikenteestä suomalaisia vientivaltteja
Impulssi 1/2015https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2015.aspxImpulssi 1/2015
Turbiinisiivillä miljoonien säästöihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Turbiinisiivet-saastavat-miljoonia.aspxTurbiinisiivillä miljoonien säästöihin
Suomalaispyörät pyörivät myös tulevaisuudessahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Suomalaispyörät-pyörivät-myös-tulevaisuudessa.aspxSuomalaispyörät pyörivät myös tulevaisuudessa
Panimolaboratorio – Paremman oluen puolestahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Panimolaboratorio-paremman-oluen-puolesta.aspxPanimolaboratorio – Paremman oluen puolesta
Uutta virtaa elektroniikkateollisuuteenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uutta-virtaa-elektroniikkateollisuuteen.aspxUutta virtaa elektroniikkateollisuuteen
For Industry veturina Suomen valmistavalle teollisuudellehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/For-Industry-veturina-Suomen-valmistavalle-teollisuudelle.aspxFor Industry veturina Suomen valmistavalle teollisuudelle
Teollinen 3D-tulostus nousukiidossahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Teollinen-3D-tulostus-nousukiidossa.aspxTeollinen 3D-tulostus nousukiidossa
Kaura on kysyttyä tavaraa maailmallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kaura-on-kysyttya-tavaraa-maailmalla.aspxKaura on kysyttyä tavaraa maailmalla
Kvanttinormaaleita uudistuvalle SI-järjestelmällehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kvanttinormaaleita-uudistuvalle-SI-jarjestelmalle.aspxKvanttinormaaleita uudistuvalle SI-järjestelmälle
Tulevaisuuden arkkitehdit asiallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tulevaisuuden-arkkitehdit-asialla.aspxTulevaisuuden arkkitehdit asialla
Puukuitu haastaa muovin kauppakasseissahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Puukuitu-haastaa-muovin-kauppakasseissa.aspxPuukuitu haastaa muovin kauppakasseissa
Kolmiulotteinen virtuaalitodellisuus ja lisätty todellisuus – Kohti uusia maailmojahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kolmiulotteinen-virtuaalitodellisuus-ja-lisätty-todellisuus-Kohti-uusia-maailmoja.aspxKolmiulotteinen virtuaalitodellisuus ja lisätty todellisuus – Kohti uusia maailmoja
IPR edellä ulkomaillehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/IPR-edella-ulkomaille.aspxIPR edellä ulkomaille
Digitalisaatio tasoittaa erojahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Digitalisaatio-tasoittaa-eroja.aspxDigitalisaatio tasoittaa eroja
Energiavarastojen kysyntä kasvaa vauhdillahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Energiavarastojen-kysynta-kasvaa-vauhdilla.aspxEnergiavarastojen kysyntä kasvaa vauhdilla
Kasvua ja uusia mahdollisuuksia piifotoniikassahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kasvua-ja-uusia-mahdollisuuksia-piifotoniikassa.aspxKasvua ja uusia mahdollisuuksia piifotoniikassa
Oma osaaminen yhteiseksi hyväksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Oma-osaaminen-yhteiseksi-hyvaksi.aspxOma osaaminen yhteiseksi hyväksi
Maailmalla ei ole parempaa innovaatiomalliahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Maailmalla-ei-ole-parempaa-innovaatiomallia.aspxMaailmalla ei ole parempaa innovaatiomallia
Impulssi 2/2016https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2016.aspxImpulssi 2/2016
Asuinmukavuus ja energiatehokkuus mahtuvat samaan kotiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Asuinmukavuus-ja-energiatehokkuus-mahtuvat-samaan-kotiin.aspxAsuinmukavuus ja energiatehokkuus mahtuvat samaan kotiin
Ilman hiilidioksidista raaka-aine polttoaineisiin, kemikaaleihin ja ruokaanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Ilman-hiilidioksidista-raaka-aine-polttoaineisiin-kemikaaleihin-ja-ruokaan.aspxIlman hiilidioksidista raaka-aine polttoaineisiin, kemikaaleihin ja ruokaan
Asiakasasenteen airuethttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Asiakasasenteen-airuet.aspxAsiakasasenteen airuet
Infinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Infinited-Fiber-tuo-muutoksen-tekstiiliteollisuuteen.aspxInfinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteen
Impulssi 1/2017https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2017.aspxImpulssi 1/2017