Tuotannon- ja materiaalinsuunnittelu ja sen ennustaminen Metsä Wood:n Suolahden koivuvaneritehtaalla

Tässä diplomityössä tutkitaan Metsä Woodin Suolahden koivuvaneritehtaan toimitustarkkuuteen negatiivisesti vaikuttavia tekijöitä. Tarkoituksena on löytää ne ongelmakohdat, mitkä heijastuvat toimitusten myöhästymisenä sekä muutostekijät, mitkä vaikuttavat toimitusviikon myöntämiseen. Lisäksi työssä kartoitetaan kuinka hyvin tietoa ja informaatiota on tarjolla sitä tarvitseville henkilöstötahoille. Teoriaosuudessa tarkastellaan tuotannonsuunnitteluun liittyviä teorioita sekä tiedon liikkumista organisaation sisällä. Työssä kuvataan Suolahden koivuvaneritehtaan nykyinen vanerin valmistusprosessi ja tuotannonsuunnittelu. Varsinainen tutkimustyö suoritetaan laadullisia tutkimusmenetelmiä hyväksikäyttäen. Tulosten tarkastelussa käsitellään työn aikana tapahtuneita muutoksia ja ongelmakohtia sekä analysoidaan kyselytutkimuksen tuloksia ja tulosten luotettavuutta. Yhteenvedossa esitetään pääongelmakohdat ja niiden ratkaisut ja esitetään uusia mielenkiintoisia jatkotutkimusaiheita.

Näin opetan lisäävää valmistusta ja 3D-tulostusta: Pohdintoja uuden teknologian opetuksesta ja koulutuksesta

Additive manufacturing (shortened as AM), or more commonly 3D printing, consists of wide variety of different modern manufacturing technologies. AM is based on direct printing of a digital 3D model to a final product which is fabricated adding material layer by layer. This is from where term additive manufacturing has its origin. It is not only material what is added, but it is also value, properties etc. which are added. AM enables production of different and even better products compared to conventional manufacturing technologies. An estimation of potential of additive manufacturing can be gathered by considering the potential of laser cutting, which is one of the most widely used modern manufacturing technologies. This technique has been used over 40 years, and whole market around this technology is at the moment c. four billion euros and yearly growth is around 10 %. One factor affecting this success of laser cutting is that laser cutting enables radical improvements to products made of flat sheet. AM and 3D printing will do the same for three dimensional parts. Laser devices, which are at the moment used in 3D printing, are globally at the moment only around 1% of all laser devices used in any fabrication technology, so even with a cautious estimate the potential growth of at least 100 % is coming in next few years. Role of education is very important, when this kind of modern technology is industrially implemented. When both generation entering to work life and also generation who has been a while in work life understands new technology, its potential and limitations, this is the point when also product design can be rethought Potential of product design is driving force for wide use of additive manufacturing and 3D printing. Utilization of additive manufacturing and 3D printing is also opportunity for Finland and Finnish industry. This technology can save Finnish manufacturing industry. This technique has stron potential, as Finland has traditionally strong industrial know-how and good ICT knowledge.

Vaakatasossa toimivan modulaarisen pakkausyksikön prässin suunnittelu kartonkipakkauksille

Kartonkivuokien käyttö elintarviketeollisuudessa on kasvanut vuosi vuodelta ja kuluttajat ovat löytäneet kartonkipakkaukset niiden ekologisuuden, graafisen ulkoasun sekä turvallisuuden ansiosta. Vuokien valmistus mekaanisella prässäyksellä kehittyy jatkuvasti ja uusi teknologia mahdollistaa täysin uudentyyppisten prässien valmistuksen. Työn tavoitteena on tutkia voidaanko mekaaninen prässäys toteuttaa vaakatasossa uutta teknologiaa hyödyntämällä kustannustehokkaasti. Lisäksi tavoitteena on selvittää, millä voimantuottomenetelmällä prässiltä vaadittava voimantuotto on edullisinta toteuttaa. Suunnittelussa otetaan huomioon olemassa olevat työkalut, modulaarisuus, EU:n elintarvikelainsäädäntö sekä muut kriittiset tekijät. Työssä sovelletaan metodisen konstruoinnin mukaisesti systemaattista ongelmanratkaisua (VDI 2221). Lisäksi työssä käydään läpi kilpaileva menetelmä arvoanalyysi. Suunnittelua ja komponenttivalintoja analysoidaan SWOT- sekä pisteanalyysien avulla. Suunnittelussa syntyneiden ratkaisujen lujuusominaisuuksia tarkastellaan FEM-analyysillä. Tuloksista havaittiin, että vaakatasossa suoritettava prässäyksen voimantuotto on edullisinta ja yksinkertaisinta toteuttaa sähkömekaniikalla, että halutut ominaisuudet voidaan saavuttaa ja rakenne pitää mahdollisimman kompaktina. Kustannustehokkuuden saavuttamiseksi hankinnat on syytä kilpailuttaa huolellisesti. Työn lopussa esitetään mahdollisia jatkokehityskohteita, joita syntyi tämän diplomityön aikana.

Kerros-kerrokselta kokoonpannut ohutkalvot ja luminoivat kalvosensorit

Kerros-kerrokselta eli layer-by-layer eli LbL –kalvoja voidaan valmistaa kastamis-, sumutus-, pyöritys- tai pyöritys-sumutusmenetelmillä. Kalvon muodostumisen ensimmäinen vaihe on nopea, se kestää muutaman sekunnin. Toisessa vaiheessa tapahtuu diffundoitumista ja se kestää useita minuutteja. Rakentumista voidaan tarkkailla lukuisilla visuaaliseen tai uv-valoon tai muuhun säteilyyn perustuvilla menetelmillä. Kalvojen pintarakennetta ja karheutta sekä eri suolojen vaikutusta voidaan selvittää atomivoimamikroskopia- ja ellipsometrisillä kuvilla. Luminesenssi on säteilyn itsestään tapahtuvaa emissiota. Fluoresenssi ja fosforesenssi ovat luminesenssin erikoistapauksia. Fotonin absorption jälkeen molekyyli voi palata perustilalle fluoresenssin tai fosforesenssin avulla, mutta molekyyli voi myöskin kokea sisäisen varauksensiirron tai konformaation vaihdoksen. Luminesenssi-ilmiötä voidaan käyttää tunnistamaan yhdiste tai määrittämään sen pitoisuus. Voidaan rakentaa sensoreita, joissa yhdisteen toinen osa on osana sensoria. Yhdisteen toisen osan, analyytin, liittyessä siihen tapahtuu värimuutos. Sensori koostuu optisesta päästä, vaihtelevan pituisesta johdosta ja aistimisyksiköstä. Kokonaislaitteisto koostuu valon lähteestä, valokuidusta ja optisesta voimamittarista. Analyytin indusoimaa aggregaatiota ja sitä seuraavaa optista vastetta voidaan käyttää herkkänä muuntomekanismina analyytin havaitsemiseen. On kehitetty lukuisille analyyteille herkkiä spesifisiä polymeerejä, joita voidaan käyttää eri ionien havaitsemiseen. Myös bioaistiminen on mahdollista, esimerkiksi kolibakteeri voidaan havaita. Kvanttipisteet ovat pieniä puolijohtavan materiaalin hiukkasia. Niillä on ainutlaatuisia optisia, sähköisiä ja kemiallisia ominaisuuksia. On kehitetty erityisiä lastulaboratorioita. Niillä on mahdollisuus toteuttaa erilaisia funktioita, kuten näytteen valmistus, pitoisuuden säätö ja detektio yksittäisen miniaturisoidun alustan päällä. Luminesenssissa valon emissio vahvistuu, ja monissa tapauksissa tapahtuu ns. Stokesin siirtymä. Stokesin siirtymässä valon emissiomaksimin aallonpituus siirtyy infrapuna-alueen suuntaan. Emission vahvistumisen kemiallisina aiheuttajina ovat kromoforit eli värin kantajat. Valon määrää ja aallonpituutta voidaan käyttää tunnistamaan analyytti tai analyytin määrä. Luminesenssin lisäksi voidaan käyttää taittoindeksiin perustuvia optisia aistimismenetelmiä.

Valukappaleiden valmistusprosessin kapeikot teräsvalimossa

Teräsvalimon toimitusprosessissa toimitusvarmuus on tärkeä tuotannon tunnusluku. Valimotuotannossa olevien lukuisten muuttujien vuoksi tuotannonsuunnittelu ja läpivirtauksen hallinta on haasteellista. Tuotteiden, valumateriaalien ja näiden yhdistelmien suuri yhtäaikainen määrä tuotannossa vaikeuttaa tuotannon ennustettavuutta sekä vaikuttaa läpivirtaukseen ja toimitusvarmuuteen. Lisäksi tuotannon eri työvaiheissa ilmenevät kapeikot rajoittavat läpivirtausta ja kasvattavat läpimenoaikoja. Kapeikkoja voidaan hyödyntää tuotannonohjauksessa jos kapeikot ovat selkeästi havaittavissa. Kapasiteetin siirtäminen ei-kapeikosta kapeikkoon lisää tuotannon läpivirtausta. Pelkkä kapeikkojen hallinta ei paranna toimitusvarmuutta jos keskeneräisen tuotannon määrä on suuri ja järjestys väärä. Tuotannon työkuormien visuaalisuuden parantaminen kaikilla työvaiheilla antaa mahdollisuuksia ohjata tuotantoa tehokkaammin. Kandidaatintyössä on tarkasteltu teräsvalimon valmistusprosessia ja selvitetty tuotannon eri vaiheissa ilmeneviä kapeikkoja. Selvitystyössä hyödynnettiin TOC-analyysiä. Keskeneräisen tuotannon määrää mitattiin useilla otannoilla eri työvaiheiden kohdalla. Tuloksia analysoimalla löydettiin tuotannon ongelmakohdat ja niihin tarvittavat kehitystoimenpiteet.

Wood species identification by visual characterization of fibers

Kandidaatintyö tehtiin osana PulpVision-tutkimusprojektia, jonka tarkoituksena on kehittää kuvapohjaisia laskenta- ja luokittelumetodeja sellun laaduntarkkailuun paperin valmistuksessa. Tämän tutkimusprojektin osana on aiemmin kehitetty metodi, jolla etsittiin kaarevia rakenteita kuvista, ja tätä metodia hyödynnettiin kuitujen etsintään kuvista. Tätä metodia käytettiin lähtökohtana kandidaatintyölle. Työn tarkoituksena oli tutkia, voidaanko erilaisista kuitukuvista laskettujen piirteiden avulla tunnistaa kuvassa olevien kuitujen laji. Näissä kuitukuvissa oli kuituja neljästä eri puulajista ja yhdestä kasvista. Nämä lajit olivat akasia, koivu, mänty, eukalyptus ja vehnä. Jokaisesta lajista valittiin 100 kuitukuvaa ja nämä kuvat jaettiin kahteen ryhmään, joista ensimmäistä käytettiin opetusryhmänä ja toista testausryhmänä. Opetusryhmän avulla jokaiselle kuitulajille laskettiin näitä kuvaavia piirteitä, joiden avulla pyrittiin tunnistamaan testausryhmän kuvissa olevat kuitulajit. Nämä kuvat oli tuottanut CEMIS-Oulu (Center for Measurement and Information Systems), joka on mittaustekniikkaan keskittynyt yksikkö Oulun yliopistossa. Yksittäiselle opetusryhmän kuitukuvalle laskettiin keskiarvot ja keskihajonnat kolmesta eri piirteestä, jotka olivat pituus, leveys ja kaarevuus. Lisäksi laskettiin, kuinka monta kuitua kuvasta löydettiin. Näiden piirteiden eri yhdistelmien avulla testattiin tunnistamisen tarkkuutta käyttämällä k:n lähimmän naapurin menetelmää ja Naiivi Bayes -luokitinta testausryhmän kuville. Testeistä saatiin lupaavia tuloksia muun muassa pituuden ja leveyden keskiarvoja käytettäessä saavutettiin jopa noin 98 %:n tarkkuus molemmilla algoritmeilla. Tunnistuksessa kuitujen keskimäärinen pituus vaikutti olevan kuitukuvia parhaiten kuvaava piirre. Käytettyjen algoritmien välillä ei ollut suurta vaihtelua tarkkuudessa. Testeissä saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että kuitukuvien tunnistaminen on mahdollista. Testien perusteella kuitukuvista tarvitsee laskea vain kaksi piirrettä, joilla kuidut voidaan tunnistaa tarkasti. Käytetyt lajittelualgoritmit olivat hyvin yksinkertaisia, mutta ne toimivat testeissä hyvin.

Valmistusystävälliseen suunnitteluun liittyvän tuotetiedon hallinta voimaratkaisujen tuotesuunnitteluprosessissa

Tämän diplomityön tavoitteena oli Wärtsilä Finland Oy:n tuottamien voimaratkaisujen valmistettavuuteen liittyvän tuotetiedon hallinnan kehittäminen. Kahden PLM -järjestelmä Teamcenteriin liitettävän sovelluksen, Multi-Structure Manager:n ja Manufacturing Process Planner:n, soveltuvuutta tavoitteen saavuttamiseksi arvioitiin. Työn toisena tavoitteena oli tuoda nykyisessä PLM-prosessissa erillisissä järjestelmissä hallittavaa tuotetietoa saman järjestelmän alle ja arvioida, millaista informaatiota sovellukset voivat tuottaa kohdeyrityksen valmistuksenohjausjärjestelmälle. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuustutkimusta tuotteen elinkaaren hallinnan ja valmistus- ja kokoonpanoystävällisen suunnittelun yhtymäkohtien ja yhteisten tavoitteiden kartoittamiseksi sekä kohdeyrityksessä toteutettuja tuotetiedonhallinnan tehokkuus- ja virtaustehokkuusmittauksia tutkittavien sovellusten hyötyjen arvioimiseksi. Diplomityön tuloksena havaittiin, että tutkittujen sovellusten avulla voidaan hallita valmistettavuuteen liittyvää tuotetietoa tehokkaammin kuin kohdeyrityksen nykyisellä toimintatavalla. Tutkituilla sovelluksilla havaittin olevan mahdollista tuottaa sellaista dataa, jota voidaan hyödyntää kohdeyrityksen valmistuksenohjausjärjestelmässä. Tutkimuksen tulosten perusteella voidaan todeta, että yhteen tietojärjestelmään integroitujen sovellusten avulla voidaan hallita valmistusprosessikuvausten luontiin, ja sitä kautta valmistettavuuteen, liittyvää tuotetietoa keskimäärin 17 prosenttiyksikköä tehokkaammin kuin kohdeyrityksen nykyisellä järjestelmällä. Erityisesti virtaustehokkuusmittausten perusteella voidaan lisäksi todeta, että tutkittavilla sovelluksilla on nykyjärjestelmää parempi kyky mukautua tuoterakenteen muutoksiin. Manufacturing Process Planner ja Multi-Structure Manager-sovelluksilla voidaan todeta olevan ominaisuuksia, joiden avulla voidaan liittää kohdeyrityksen Product Specialists -tiimin DFMA:n liittyvää tietotaitoa osaksi kohdeyrityksen PLM-järjestelmää.

Tuotesuunnittelu direktiiviperustaisesti

Onnistuneen tuotekehitysprojektin läpivieminen vaatii huolellisen alkusuunnittelun ennen varsinaista tuotteen kehityksen aloitusta. Projektin läpiviemiseksi esitetään usein malleja joissa tuotekehitysprojektissa edetään yksi vaihe kerrallaan ja siirrytään seuraavaan vasta, kun edellinen on valmis. Tämän perinteisen mallin rinnalle on tullut DFMA-suunnittelu, jossa murretaan kommunikaatiomuuri suunnittelun ja valmistuksen väliltä ja useita vaiheita tehdään samanaikaisesta. Näin saadaan valmistus- ja kokoonpanoystävällisiä tuotteita, joilla tuotteesta saatava kate voidaan maksimoida samalla kun tuotteen laatua saadaan parannettua. Teknisen kehityksen lisäksi on tuotekehitysprosessissa erottamattomana osana direktiivien asettamien vaatimusten huomioon ottaminen. Jo lähes kaikissa tuotteissa on oltava CE-merkintä. CE-merkinnällä tuotteen valmistaja ottaa täyden vastuun siitä, että tuote täyttää sitä koskevien direktiivien asettamat vaatimukset vaatimustenmukaisuudesta. Direktiivien asettamat vaatimukset on hyvä tiedostaa jo tuotteen suunnittelun alkuvaiheista lähtien, jotta nämä osataan ottaa heti huomioon ja jälkikäteen tehtäviltä muutoksilta vältytään. Teknisten ratkaisujen lisäksi tuotteen dokumentoinnilla on suuri rooli vaatimustenmukaisuuden täyttämisessä. Tuotteesta tulee koota tekninen tiedosto, joka sisältää kaikki tarpeelliset dokumentit, joilla tuotteen vaatimustenmukaisuus voidaan todeta. Teknisen tiedoston vaatimukset on hyvä tiedostaa jo suunnittelun alusta lähtien, jotta tarvittavat dokumentit osataan kerätä projektin aikana tekniseen tiedostoon. Tässä työssä kehitettiin peltier-jäähdytin, jollaiselle asiakkailta saadun palautteen perusteella oli markkinoilla tarve. Jäähdyttimen suunnittelussa käytettiin DFMA:n keinoja yksinkertaistamaan kokoonpanoa. Jäähdyttimelle tehtiin vaatimustenmukaisuustarkastelu, missä tarkasteltiin peltier-jäähdytintä koskevien direktiivien asettamia vaatimuksia ja mitä asioita näiden vaatimusten täyttämiseksi tuli huomioida.

Effect of Material Recycling on the Feasibility of Solid Recovered Fuel Fired Power Plant

This master’s thesis examines the effects of increased material recycling on different waste-to-energy concepts. With background study and a developed techno-economic computational method the feasibility of chosen scenarios with different combinations of mechanical treatment and waste firing technologies can be evaluated. The background study covers the waste scene of Finland, and potential market areas Poland and France. Calculated cases concentrate on municipal solid waste treatment in the Finnish operational environment. The chosen methodology to approach the objectives is techno-economic feasibility assessment. It combines calculation methods of literature and practical engineering to define the material and energy balances in chosen scenarios. The calculation results together with other operational and financial data can be concluded to net present values compared between the scenarios. For the comparison, four scenarios, most vital and alternative between each other, are established. The baseline scenario is grate firing of source separated mixed municipal solid waste. Second scenario is fluidized bed combustion of solid recovered fuel produced in mechanical treatment process with metal separation. Third scenario combines a biomaterial separation process to the solid recovered fuels preparation and in the last scenario plastics are separated in addition to the previous operations. The results indicated that the mechanical treatment scenarios still need to overcome some problems to become feasible. Problems are related to profitability, residue disposal and technical reliability. Many uncertainties are also related to the data gathered over waste characteristics, technical performance and markets. With legislative support and development of further processing technologies and markets of the recycled materials the scenarios with biomaterial and plastic separation may operate feasibly in the future.

Hemiselluloosien talteenotto paineistetulla kuumavesiuutolla tuotetuista puu-uutteista

Puunjalostusteollisuus keskittyy tällä hetkellä lähinnä sellun ja paperin tuotantoon. Sellun tuotannossa käytetään puun komponenteista vain selluloosa. Puun muita pääkomponentteja ovat hemiselluloosa ja ligniini. Nämä yhdisteet ovat mahdollisia tulevaisuuden biomateriaalien lähtöaineita, mutta tähän mennessä ne on jätetty käyttämättä hyödyksi. Paineistettu kuumavesiuutto on menetelmä, jolla hemiselluloosat ja ligniinit olisi mahdollista erottaa puumateriaalista ennen sellunkeittoa, ja sen jälkeen fraktioida uutteesta erilleen jatkojalostusta varten. Fraktioinnista on tehty tutkimusta monella erilaisella menetelmällä ja eri menetelmiä yhdistelemällä. Tämä kandidaatin työ on kirjallinen työ, jossa käsitellään paineistettua kuumavesiuuttoa, sekä eri yksikköoperaatioita ja niiden mahdollisuuksia hemiselluloosan erotukseen puu-uutteista. Membraanisuodatus on menetelmä, jolla puu-uutteesta saadaan erotettua konsentroitu hemiselluloosafraktio. Membraanisuodatuksessa on kuitenkin puu-uutteiden tapauksessa havaittu ongelmia muun muassa kalvon likaantumisen kanssa. Yhdistämällä muutamia eri yksikköoperaatioita, saadaan parannettua membraanisuodatuksen tehoa, sekä hemiselluloosan puhtautta ja saantoa. Näitä mahdollisia yksikköoperaatioita ovat adsorptio, hapetus, saostus, kromatografiset menetelmät ja neste-nesteuutto.

Huumori osana käsityöprosessia. Esiopetusikäisten lasten huumori yhteistoiminnallisessa suunnittelutehtävässä sekä yksilöllisessä kokonaisen käsityön prosessissa

Tutkimuksen tarkoituksena oli kuvata ja dokumentoida esiopetusikäisten lasten käsityöprosessissa esiintyvää huumoria. Kyseessä on kuvaileva, aineistolähtöinen kvalitatiivinen tutkimus. Huumorin ilmenemistä tutkittiin sekä yhteistoiminnallisen käsityöprosessin suunnitteluvaiheessa että lapsen henkilökohtaisen kokonaisen käsityöprosessin eri osa-alueissa. Tutkimusongelmat jakautuivat kolmeen eri osioon. Ensimmäiseksi tutkittiin lasten yhteistoiminnallista suunnitteluprosessia, josta pyrittiin kartoittamaan ne asiat, joihin lapsiryhmä liitti huumoria. Lapsiryhmän tehtävänä oli suunnitella yhdessä hauska hahmo, joka naurattaisi muita. Prosessia analysoitiin videoidun materiaalin avulla jälkikäteen siten, että toiminnasta etsittiin tilanteita, joissa lapset nauroivat tai hymyilivät. Toiseksi tutkittiin jokaisen lapsen henkilökohtaista kokonaisen käsityön prosessia ja sen eri vaiheissa esiintyvää huumoria. Kokonainen käsityöprosessi koostuu suunnittelu-, valmistus- ja arviointivaiheesta ja tutkimuksen toisen vaiheen analyysi on jaettu niiden mukaan kolmeen osaan. Jokaisesta prosessin vaiheesta etsittiin kuvallisten dokumenttien ja videoidun materiaalin avulla niitä tekijöitä, joiden kautta lapsi ilmaisi hahmoonsa liittyvää huumoria. Viimeisenä tutkimuskysymyksenä oli selvittää, onko lasten yhteisestä suunnitteluprosessista siirtynyt vaikutteita lasten henkilökohtaisiin suunnitelmiin tai käsityötuotteisiin. Tätä tarkasteltiin vertaamalla lasten henkilökohtaisia suunnitelmapiirustuksia ja valmiita käsityötuotteita lapsiryhmän yhteiseen suunnitelmapiirustukseen. Tutkimuksen aineisto on kerätty 17 lapsen esiopetusryhmästä ja tutkimusjoukkoon on valittu tästä ryhmästä seitsemän lasta, neljä tyttöä ja kolme poikaa. Lapset toteuttivat yhteistoiminnallisen suunnitteluprosessin ja henkilökohtaiset kokonaisen käsityön prosessinsa kahdessa sukupuolen mukaan jaetussa ryhmässä. Tutkimuksen tulokset on jaettu tutkimusongelmien mukaisesti kolmeen eri osioon ja lisäksi ne on jaoteltu sukupuolen mukaan, jotta on mahdollista tarkastella myös tyttöjen ja poikien erilaista huumoria. Lapset liittivät toimintaansa huumoria kaikissa tutkimuksen vaiheissa. Jokainen lapsi toteutti oman kokonaisen käsityön prosessin ja onnistui liittämään jokaiseen vaiheeseen humoristisia asioita, jotka naurattivat tekijän lisäksi myös muita. Myös tyttöjen ja poikien erilaisesta huumorista saatiin viitteitä. Tyttöjen huumori suuntautui pitkälti hahmon hassuun ulkonäköön, kun taas pojilla hahmon muut ominaisuudet kertoivat sen humoristisuudesta. Sekä käsityöprosessi että huumori rakentuvat sosiaalisesti. Käsityöprosessiin kuuluu sosiaalinen kanssakäyminen, jonka seurauksena mukaan saadaan myös huumoria, oli kyse minkä ikäisistä ihmisistä tahansa.

Characterization of design of a product for additive manufacturing

The purpose of conducting this thesis is to gather around information about additive manufacturing and to design a product to be additively manufactured. The specific manufacturing method dealt with in this thesis, is powder bed fusion of metals. Therefore when mentioning additive manufacturing in this thesis, it is referred to powder bed fusion of metals. The literature review focuses on the principle of powder bed fusion, the general process chain in additive manufacturing, design rules for additive manufacturing. Examples of success stories in additive manufacturing and reasons for selecting parts to be manufactured with additive manufacturing are also explained in literature review. This knowledge is demanded to understand the experimental part of the thesis. The experimental part of the thesis is divided into two parts. Part A concentrates on finding proper geometry for building self-supporting pipes and proper parameters for support structures of them. Part B of the experimental part concentrates on a case study of designing a product for additive manufacturing. As a result of experimental part A, the design process of self-supporting pipes, results of visual analysis and results of 3D scanning are presented. As a result of experimental part B the design process of the product is presented and compared to the original model.

Lisäävän valmistuksen tarpeen kartoitus Kaakkois-Suomessa

Lisäävä valmistus (additive manufacturing, AM) on nykyaikainen menetelmä teollisuuskäyttöön tarkoitettujen kappaleiden valmistukseen. Vaikka Suomessa on vahva tieto lisäävästä valmistuksesta ja tutkimusta tehdään aktiivisesti, on menetelmän käyttö teollisuudessa vielä vähäistä. Tämän diplomityön tarkoituksena on kerätä tietoa kiinnostuksesta lisäävään valmistukseen Kaakkois-Suomen alueen yrityksiltä, jotka tekniikkaa voisivat hyödyntää. Työn tarkoituksena on myös tutkia vaatimuksia käyttöönotolle ja käyttökohteiden mahdollisuuksia Kaakkois-Suomen alueella. Työn tuloksena voidaan todeta, että kaksi syytä, jotka hidastavat lisäävän valmistuksen käyttöönottoa teollisuudessa, ovat ennakkoluulot teknologiaa kohtaan sekä perustiedon puuttuminen. Median luoma 3D-innostus luo myös paljon väärinkäsityksiä. Kaikesta huolimatta Kaakkois-Suomen alueen paperiteollisuudesta lähtenyt korkeatasoinen teollisuus- ja konepajaosaaminen pystyy toimimaan perustana teknologian käyttöönotolle.

Developing Supply Chain Process Management and Measurement in Global Manufacturing Company

The objective of this research is to create a current state analysis of pulp supply chain processes from production planning to deliveries to customers. A cross-functional flowchart is being used to model these processes. These models help finding key performance indicators (KPIs) which enable examinations of the supply chain efficiency. Supply chain measures in different processes reveal the changes need processes that affect the whole supply chain and its efficiency and competitiveness. Structure of pulp supply chain differs from most of the other supply chains. The fact that there are big volumes of bulk products, small product variations and supply forecasts are made for the year ahead make the difference. This factor brings different benefits but also challenges when developing supply chain. This thesis divides pulp supply chain in three different main categories: production planning, warehousing and transportation. It provides tools for estimating the functionality of supply chain as well as developing the efficiency for different functions of supply chain. By having a better understanding of supply chain processes and measurement the whole supply chain structure can be developed significantly.

Pulssitettu laserablaatio mikrofluidisten kanavistojen sarjatuotantomenetelmänä

Puolijohteiden yleistyttyä vuodesta 1948 alkaen, ovat elektroniset laitteet pienentyneet jatkuvasti tehojen kuitenkin kasvaessa. Kasvaneet tehotiheydet kuitenkin vaikeuttavat laitesuunnittelua, sillä puoljohdekomponenttien suorituskyvylle ja eliniälle on oleellista lämpötilojen ja lämpötilavaihteluiden minimointi. Perinteisen ilmajäähdytyksen lähestyessä rajojaan niin kokonaistehon kuin järkevän energiatehokkuudenkin suhteen, on parhaaksi seuraavaksi teknologiaksi ennustettu kaksifaasijäähdytystä, jonka suorituskyky ja energiatehokkuus ovat vaaditulla tasolla. Kaksifaasijäähdytyksen optimaaliselle toiminnalle tärkeää on hyvin suunniteltu ja tarkasti valmistettu lämmönsiirtopinta, jota kutsutaan mikrokanavistoksi. Pulssitettu laserkaiverrus on edistynyt valmistustekniikka, jonka tarkkuus ja luotettavuus sopisivat mikrokanavistojen valmistamiseen. Laserkaiverruksella saavutettavat lopputulokset vaihtelevat kuitenkin materiaalista riippuen ja kupari – jota käytetään yleisesti lämmönjohteena – on eräs huonoimmin lasertyöstöön reagoivista materiaaleista ja siksi on oleellista selvittää laser-kaiverruksen toimivuutta kuparisten mikrokanavistojen valmistuksessa. Pulssitetun laser-kaiverruksen eri variaatioista nanosekunti-luokan pulssinpituuksilla toimivat laitteet ovat jatkuvan tuotannon kannalta paras vaihtoehto niiden hyvän tuottavuuden, saatavuuden sekä kohtuullisen alkuinvestoinnin vuoksi. Käytännön kaiverruskokeiden perusteella selvisi, että menetelmä on laatunsa ja tarkkuutensa puolesta sopiva varsinaiseen tuotantoon. Kaiverruksen tehokkuus kuparia työstettäessä on kuitenkin ennakoituakin heikompi ja niin valmistus- kuin suunnitelu-prosessikin vaativat vielä jatkotutkimusta ja -kehitystä.