3D-tulostuksen suunnittelu tuotannon optimointiin Etteplanissa ainetta lisäävän valmistuksen (additive manufacturing, AM, tai 3D-tulostus) osaaminen yhdistyy yhtiön suunnittelu-, simulointi- ja mekaniikkasuunnitteluosaamiseen. Tarjoamme asiakkaillemme kokonaisvaltaisia palveluita 3D-tulostuksen menetelmällä valmistettavien tuotteiden suunnitteluun. Asia Higher manufacturing productivity Asiantuntemus Suunnittelupalvelut 3D- tulostettavaksi sopivan komponentin suunnittelu tuotannon optimointiin Asiakas pyysi Etteplania suunnittelemaan uudelleen robottihiomakoneensa 2–1-pölynpoistokanavan siten, että sen valmistukseen voisi käyttää 3D-tulostusmenetelmää. Tavanomaisin menetelmin valmistettuna komponentti oli kallis eikä miellyttänyt silmää, ja lisäksi sen logistiikkaketju oli pitkä ja komponentin suuri koko aiheutti ongelmia kokoonpanolinjalla. Asiakas toivoi jauhepetitulostukseen (LPBF) alumiinilla tai muulla metallilla optimoitua ratkaisua, joka olisi alkuperäiskomponenttia huomattavasti kevyempi ja edullisempi valmistaa ja jonka ilmavirtausominaisuudet olisivat paremmat. Etteplanilla 3D-tulostettavien tuotteiden suunnittelusta vastaavat huolella valitut monialaiset tiimit, jotka hyödyntävät simulaatiolähtöistä suunnittelumallia. Valitsemme jokaiseen projektiin sopivimmat asiantuntijat, minkä ansiosta pystymme ratkaisemaan haastavimmatkin suunnittelu- ja valmistusongelmat. Monipuolinen kokemuksemme on hionut prosesseistamme tehokkaita ja saamme asiakkaillemme nopeita tuloksia. Simulaatiolähtöistä suunnittelua Etteplan aloitti perustamalla tiimin, johon kuului AM-tuotannon ja -suunnittelun ja tulostusprosessin simuloinnin asiantuntijoita. Koko suunnitteluprosessin ajan hyödynnettiin sekä Etteplanin omaa tuotantokustannusten arviointityökalua 3D-tulostusmenetelmälle että 3D-tulostusprosessin simulointiohjelmaa. Kuva: Pölynpoistokanavan 3D-tulostettavan osansuunnittelun kehitys; vasemmalla alkuperäinen perinteisesti valmistettu komponentti. Pölynpoistokanavan ensimmäisen 3D-tulostettavan-suunnitelman iteraatiossa tasoitettiin ilmakanavien sisäpinnat ja poistetiin ylimääräistä materiaalia. Tässä vaiheessa käytettiin tulostusprosessisimulointiohjelmaa tulostusorientaation optimointiin. Ohjelmalla voitiin analysoida kappaleen asennon vaikutus tulostusaikaan, tukimateriaalin määrään, vaadittavaan jälkityöstöön sekä ennakoituihin muodonmuutoksiin. Kahden eri tulostusorientaation havaittiin tuottavan halutut tulokset tukimateriaalin määrän, jälkityöstön ja muodonmuutosten suhteen. Näiden orientaatioiden komponenttikohtaiset tulostusajat olivat pisimmät, mutta ne veivät vähiten tilaa tulostusalustalla – jolloin koko sarjan tulostaminen täysillä tulostusalustoilla vei kokonaisuutena vähemmän aikaa kuin muilla orientaatioilla. Kuva: Tulostusorientaation optimointi antoi tulokseksi kaksi muita edullisempaa suuntaa (yläkuva). Värikartta, jossa verrataan yli 200 tulostusorientaatiota. Vihreät alueet osoittavat lyhimmän tulostusajan, pienimmän tukimateriaalimäärän ja jälkityöstön tarpeen sekä pienimmät muodonmuutokset. Punaiset alueet edustavat vastakkaisia tuloksia (alakuva). Värikarttojen siniset ja oranssit laatikot vastaavat suunnilleen yläkuvan tulostusorientaatioiden sinistä ja oranssia laatikkoa. Suunnitelmaa muokattiin vielä hieman tehostamaan tulostusta halutuissa suunnissa ja eliminoimaan tukirakenteet alueilta, jotka jäävät kokoonpanon jälkeen loppukäyttäjän nähtäville. Pölynpoistokanavan tulostusprosessin simuloinnilla määritettiin tukirakenteiden paikat ja varmistettiin, etteivät tulostussuuntaiset muodonmuutokset aiheuttaisi tulostuksen aikaisia törmäyksiä jauheenlevittimen kanssa. Samalla varmistettiin, että komponentin lopulliset muodonmuutokset pysyvät hyväksyttävällä tasolla. Nestauksella kustannustehokasta 3D-tulostusta Eri ratkaisujen kustannuksia verrattiin tässä vaiheessa perinteiseen valmistusmenetelmään Etteplanin 3D-tulostuksen-kustannusarviointityökalulla. Kävi ilmi, että tarvittavaan materiaalimäärään ja tulostusaikaan nähden yksittäisen osan 3D-tulostaminen oli liian kallista, mutta 11 osan tulostamisessa kerralla kulki raja, jossa perinteinen valmistusmenetelmä ja AM olivat kustannuksiltaan samaa tasoa. Ratkaisua muokattiin siten, että samalle alustalle tulostettavien osien määrä maksimoitiin tulostamalla neljä osaa päällekkäin tulostussuunnassa. Näin pystyttiin tulostamaan 120 osaa kerralla. Prosessisimuloinnilla arvioitiin jälleen vaadittavat tukirakenteet sekä koko neljän päällekkäisen komponentin tulostusprosessi. Kuva: Neljän pölypoistokanavan pino tukirakenteineen (vas.) sekä prosessisimuloinnin osoittamat muodonmuutokset. Vihreillä alueilla ei ole muodonmuutoksia, lisääntyneet muodonmuutokset näkyvät punaisena, keltaisena ja valkoisena (isoimmat muutokset). Tulokset ylittivät asiakkaan odotukset Kun pölynpoistokanavan rakennetta muokattiin siten, että osia voitiin tulostaa päällekkäin ja kerralla tulostettavien osien määrä saatiin maksimoitua, yksittäisen osan valmistuskustannuksia saatiin pienennettyä 40 % perinteisesti valmistettuun komponenttiin verrattuna. Ketterämpi toimitusketju ja mahdollisuus valmistaa osat paikallisesti tarpeen mukaan eri mittaisina sarjoina toivat vielä lisäsäästöjä. Uuden pölynpoistokanavan hyödyt eivät suinkaan jääneet alhaisempiin kustannuksiin: yli 50 % kevyempi miellyttävämpi ulkonäkö, kun huolellisella suunnittelulla varmistettiin kokoonpanon jälkeen loppukäyttäjälle näkyviin jäävien pintojen paras mahdollinen laatu merkittävästi paremmat ilmavirtausominaisuudet uusi putkiliitos (kierre) on kokoonpanon kannalta vanhaa ratkaisua helpompi osanumerot integroituna pintaan Kuva: Pölynpoistokanavien ensimmäiset prototyypit (tulostus: 3DStep) Prosessiparametrien optimoinnilla lisäsäästöjä Koska pölynpoistokanavat eivät joudu kantamaan merkittäviä kuormia, lopputuotteeseen käytettävältä materiaalilta ei edellytetä suurinta tiheyttä ja parhaita mekaanisia ominaisuuksia. Siksi kyseessä olikin erinomainen esimerkki tapauksesta, jossa kannatti harkita ”riittävän hyvien” AM-prosessiparametrien valitsemista. Kun komponentin tietyillä alueilla sallittiin hieman enemmän huokoisuutta, tulostusajat (ja sitä kautta kustannukset) pienenivät tuntuvasti. Neljän pölynpoistokanavan pinon suunnittelussa Etteplan teki yhteistyötä SLM Solutionsin kanssa. Tulostuksen nopeuttamiseksi prosessiparametrit optimoitiin piiloon jäävillä alueilla (kierteellinen sisääntulo/ulostulo), mutta muilla alueilla käytettiin normaaleja korkealaatuisia parametrejä. Lisäksi tuet optimoitiin siten, että materiaalin käyttö voitiin minimoida ja jauheen poistaminen on helpompaa. Näiden toimenpiteiden myötä kerralla tulostettavien osien tulostusaika lyheni 25 %. Menestyksen avaimet Etteplanin suunnittelema lopullinen pölynpoistokanava robottihiomalaitteeseen täytti kaikki asiakkaan AM-suunnittelulle antamat tavoitteet – ja enemmän. Menestyksen avain oli läheinen yhteistyö ja tehokas viestintä asiakkaan, Etteplanin, SLM Solutionsin ja osat valmistaneen 3DStepin kesken. Kaiken takana oli myös koko projektitiimin yhdistetty osaaminen. Tiimi pystyi valjastamaan 3D-tulostusmenetelmän tarjoamat suunnitteluvapaudet ja ymmärsi syvällisesti valmistusprosessin, mikä mahdollisti laadukkaan tuotteen valmistamisen alhaisilla kustannuksilla. Etteplanin työkalut 3D-tulostusprosessin kustannusten arviointiin ja prosessin simulointiin tekivät päätöksenteosta suunnitteluprosessin aikana merkittävästi helpompaa. Tiivis yhteistyö SLM Solutionsin kanssa prosessiparametrien optimoimiseksi mahdollisti osaltaan lisäsäästöt. Kuva: Tulostimesta tulossa täyteen nestattu alusta, jolle on tulostettu 120 komponenttia. Etteplanin suunnittelupalvelulla saavutettiin yli 40 %:n säästöt valmistuskustannuksissa perinteiseen menetelmään verrattuna. (Tulostus ja kuva: 3DStep.)
Etteplan apuna Q Powerin tuotantokapasiteetin skaalaamisessa Q Power on innovatiivinen suomalainen power-to-x -toimituksiin erikoistunut yritys, joka tarjoaa kustannustehokkaita ja ainutlaatuisia teknologioita synteettisten polttoaineiden tuottamiseksi, joilla korvataan fossiilisia polttoaineita.
Autonomisia, älykkäitä puunkäsittelyratkaisuja yhdessä ANDRITZIN kanssa Kansainvälinen teknologiakonserni ANDRITZ on yksi maailman johtavista innovatiivisten laitosten, laitteiden ja palvelujen toimittajista sellu- ja paperiteollisuudelle, vesivoimateollisuudelle, metalli- ja terästeollisuudelle, sekä kunnallisiin ja teollisiin erotusteknologiaratkaisuihin sekä eläinrehun ja biomassapellettien tuotantoon. Myös automaatio ja palveluliiketoiminta ovat tärkeitä liiketoimintasegmenttejä. Pörssiyhtiön pääkonttori on Grazissa Itävallassa, ja yhtiö työllistää noin 29 100 henkeä. ANDRITZilla on yli 280 toimipaikkaa yli 40 maassa.
Valmet kehittää vihreää siirtymää tukevaa teknologiaa, joka korvaa muovin uusilla kuitutuotteilla – Etteplan mukana projektitiimissä Valmet on maailman johtava prosessiteknologian, automaatioratkaisujen ja palvelujen toimittaja ja kehittäjä sellu-, paperi – ja energiateollisuudelle. Automaatiojärjestelmillä ja virtauksensäätöratkaisuillamme palvelemme vielä laajempaa prosessiteollisuuden asiakaskuntaa. Yhtiöllä on yli 220 vuoden teollinen historia ja vahva näyttö jatkuvasta parantamisesta ja uudistumisesta. Vuonna 2022 yhtiö saavutti merkittävän merkkipaalun, kun virtauksensäätöyhtiö Neles sulautui Valmetiin. Sulautuneiden yhtiöiden yhteenlaskettu liikevaihto vuonna 2021 oli noin 4,5 miljardia euroa.
Etteplan tarjoaa Normetille virtauslaskentaa osana jatkuvaa suunnittelu- ja kehityspalvelua Normet on nopeasti kasvava ja innovatiivinen teknologiayritys, jonka missio on johtaa murrosta digitaalisempaan ja kestävämpään maanalaiseen kaivostoimintaan ja tunnelilouhintaan. Yrityksellä on näiden alojen prosessiosaamista yli tuhannesta projektista kaikkialta maailmasta. Normetilla on takanaan yli 50 vuoden kokemus alalta ja yli 14 000 konetoimitusta, ja yhtiö palveluksessa on yli 1 600 ammattilaista. Normetin missio on johtaa murrosta digitaalisempaan ja kestävämpään maanalaiseen kaivostoimintaan ja tunnelilouhintaan.
Kemiran KemConnect™-jätevedenpuhdistusratkaisujen tuotteistaminen Kemira on maailman johtava kestäviä kemikaaliratkaisuja runsaasti vettä käyttäville teollisuudenaloille valmistava yhtiö. Se tarjoaa asiakkaiden prosessi- ja resurssitehokkuutta sekä tuotelaatua parhaalla tavalla tukevia tuotteita ja asiantuntemusta. Kemiran keskeisimmät asiakastoimialat ovat massa- ja paperiteollisuus, öljy- ja kaasuteollisuus sekä veden käsittely.
Etteplan mukana kehittämässä Valmetin ympäristöteknologiaa Valmet on maailman johtava prosessiteknologian, automaatioratkaisujen ja palvelujen toimittaja ja kehittäjä sellu-, paperi- ja energiateollisuudelle. Valmet on toimittanut jo 50 vuoden ajan ratkaisuja rikkioksidipäästöjen (SOx) pienentämiseksi. Nykyään Valmet tunnetaan myös luotettavista meriteollisuuden automaatioratkaisuistaan ja innovatiivisista savukaasujen puhdistusratkaisuistaan. Yhtiön tavoitteena on tehdä aluksista ympäristöystävällisempiä, tehokkaampia ja kannattavampia.
