Ajankohtaista

painomuovaus_ylakuva.jpg

Painomuovauksella metallista yksilöllisiä tuotteita

25.04.2012

Metallisia ohutlevyjä tarvitaan yhteiskunnassa mitä erilaisimpiin tarkoituksiin, ja niitä tuotetaan valtavia määriä suurissa valssauskeskuksissa. Levyjen muovauksessa käytetään pääasiassa perinteisiä syväveto- ja venytysmuovausmenetelmiä. Ne edellyttävät kalliita laitteita ja muotteja, joten samanlaisia kappaleita pitää valmistaa suuria määriä. Muotin suunnittelulla alkava tuotantoprosessi voi kestää kaikkine vaiheineen jopa kuukausia.

Mutta entä jos tahdotaan tehdä mahdollisimman nopeasti prototyyppi, yksilöllinen kappale, tai pieni erä tuotteita? Niitä varten on kehitetty uusi ohutlevyn muovaamismenetelmä nimeltä numeerinen painomuovaus. Keksintö syntyi Japanissa autoteollisuuden tarpeisiin.  Materiaalitekniikan laitoksella on tutkittu laajasti painomuovatun materiaalin ominaisuuksia sekä käyttömahdollisuuksia. Arto Komulainen esimerkiksi on tehnyt laitokselle diplomityön painomuovauksesta, työssä tutkittiin myös menetelmän soveltamista sisustuselementtien valmistukseen.

[Kuva:Tuomas_Katajarinne.jpg]

-Moni meistä on tehnyt veistotunnilla löylykauhan takomalla ohutta, pyöreää metallilevyä alustan päällä, havainnollistaa Aalto-yliopiston materiaalitekniikan laitoksen tutkija, DI Tuomas Katajarinne.

-Me emme pakota vasaralla, vaan käytämme apuna tavallista teollisuusrobottia, hän kertoo, ja näyttää miten levyn pinnalla CAM-ohjelmalla tietokoneohjatusti liukuva muovauskärki muovaa ohutlevyä haluttuun muotoon, tällä kertaa kulhoksi. Positiivisessa painomuovauksessa muoto suuntautuu ylöspäin levyn pinnasta, ja negatiivisessa muovauksessa alaspäin. Voitelu alentaa kitkaa ja parantaa pinnan laatua.

Muovauskärkien sijasta robotti voisi käyttää periaatteessa mitä tahansa haluttua työkalua, vaikkapa kuulakärkikynää, alle millimetrin tarkkuudella. Valmistus suunnitelmasta tuotteeksi sujuu nopeimmillaan jopa alle tunnissa. Toteutus onnistuu levynpitimen ja yksinkertaisen muotin avulla, tai joissain tapauksissa jopa muotitta, mikä säästää aikaa ja kustannuksia.

Perinteisiin menetelmiin verrattuna numeerisella painomuovauksella muovattu metalli myös venyy enemmän ilman että se vikaantuu. Se muovautuu eri lailla, joten sillä voi valmistaa monipuolisempia tuotteita. Menetelmän joustavuus mahdollistaa uusia metallin käyttömahdollisuuksia muun muassa sisustussuunnittelijoille ja taiteilijoille.

-Materiaalitekniikan laitos selvittää, mihin painomuovaus soveltuu, mutta taloudelliset resurssit omaavat tahot päättävät, mihin sitä ryhdytään käyttämään, toteaa Katajarinne realistisesti.

Hän näkee menetelmässä paljon mahdollisuuksia. Esimerkiksi sairaalat voisivat siirtyä käyttämään muovattuja kuparisia seinäpintoja ja sisustuselementtejä, koska kupari tappaa bakteereja. Metallisilla, painomuovatuilla julkisivuelementeillä voi puolestaan loihtia uutta ilmettä ankeisiin lähiöiden sementtikerrostaloihin.  Samalla ne toimivat eristeenä ja sääsuojana.

-On silti vielä paljon tehtävää ennen kuin painomuovaus lähtee valloittamaan maailmaa, huomauttaa Katajarinne.

Hän muistuttaa, että tutkijat kiistelevät edelleen metallin painomuovauksessa tapahtuvista muodonmuutosmekanismeista. On erityisen tärkeää tutkia painomuovattujen kappaleiden käyttäytymistä myös kriittisissä ympäristöissä. Jos esimerkiksi lentokoneiden siivissä alettaisiin käyttää painomuovattuja komponentteja, olisi niiden osoittauduttava ominaisuuksiltaan vähintään nykyisten veroisiksi.

Lisätietoja:

Tutkija Tuomas Katajarinne

Aalto-yliopisto
Kemian tekniikan korkeakoulu
Materiaalitekniikan laitos
tuomas.katajarinne [at] aalto [dot] fi

Takaisin

Sivusta vastaa: viestinta-chem [at] aalto [dot] fi (Kemian tekniikan korkeakoulu) | Viimeksi päivitetty: 21.02.2014.