Kohti suljettua materiaalikiertoa: suurkappaleiden 3D-tulostuksen tie kiertotalouteen
Teksti: Maxim Narbrough, Rovaniemen koulutuskuntayhtymä REDU Kuvat: REDU
Suuren kokoluokan 3D‑tulostus (LFAM) on kehittynyt viime vuo- sina vauhdilla, ja samalla sen kiertotaloudelle tarjoamat uudet mahdollisuudet ovat nousseet selvästi näkyviin. Näissä järjes- telmissä tulevaisuuden ihanneti- la on lähes omavarainen tuotan- tokierron malli: sivuvirrat, tulos- tusjätteet ja poistuvat kappaleet voidaan palauttaa paikallisesti takaisin raaka‑aineeksi ilman pit- kiä kuljetuksia, materiaalihukkaa tai arvon menetystä. Tätä visio- ta tukevat erityisesti Fused Gra- nulate Fabrication (FGF) ‑mene- telmät, joissa muovigranulaatti sulatetaan ja pursotetaan lähes lopulliseen muotoonsa - ja jotka voidaan valjastaa hyödyntämään kierrätys- ja uudelleenjalostettuja materiaalivirtoja osana koko val- mistusketjua.
KCL Formi® PLAr14 ‑biokomposiitista tulostettu testigeometria, jonka avulla tutkittiin materiaalin tulostusominaisuuksia sekä kappaleiden mitta‑ ja muototarkkuutta.
LFAM‑materiaaleille ei toistaiseksi ole olemassa laajamittaista kierrätysinfrastruktuuria, joka pystyisi käsittelemään sekä lisä- aineistettuja että kuituvahvisteisia materiaaleja. Kiertotalouden haaste LFAM‑ympäristössä ei siis ensisijaisesti ole materiaali- tekniikassa, vaan ekosysteemissä: tarvitaan paikallisia ratkaisu- ja materiaalien keräykseen, lajitteluun ja uudelleenkäsittelyyn. Ympäristöjalanjäljen pienentäminen Useilla sovellusalueilla 3D‑tulostuksen ympäristöjalanjälkeä pyritään pienentämään hyödyntämällä biopohjaisia raaka‑ai- neita perinteisten öljypohjaisten materiaalien sijaan. Suomessa biopohjaisten materiaalikehityksen kärjessä toimivat esimer- kiksi KCL ja Sulapac. KCL on Eve Saarikosken johdolla jatkanut entisen UPM Formin puukuitukomposiittien kehitystä ja laa- jentanut sitä uusiin biopohjaisiin tulostusmateriaaleihin. Näi- den joukossa erityisen kiinnostava on KCL Formi ® PLAr14, jossa hyödynnetään suomalaisen teollisuuden sivuvirtana syntyvää puhdasta selluloosaa. Selluloosa olisi muutoin päätynyt polttoon, mutta KCL jalostaa sen biopohjaisen polymeerimatriisin kans- sa tulostusgranulaatiksi. Sekä KCL Formi ® -sarjan että Sulapa- cin Flow -sarjan materiaalit ovat prosessoitavuudeltaan vakaita ja visuaaliselta ilmeeltään luonnollisia. Tämän ansiosta materi- aalit soveltuvat muottien lisäksi erilaisiin sisustus‑ ja arkkiteh- tonisiin käyttökohteisiin. Flow 1.8m on myös sertifioitu elintar- vikekelpoiseksi ja teollisesti kompostoitavaksi, mikä avaa uusia mahdollisuuksia sovelluksiin, joissa nämä ominaisuudet ovat vaatimuksena tai selkeä etu.
Suuremmat materiaalivirrat ja vähemmän työvaiheita FGF-teknologia mahdollistaa huomattavasti suuremmat mate- riaalivirrat kuin perinteiset filamenttipohjaiset tulostusmenetel- mät ja samalla se tarjoaa merkittävästi korkeammat tulostusno- peudet. Lisäksi monissa sovelluskohteissa voidaan vähentää perinteisiä työvaiheita, kuten apumuottien valmistusta tai laa- jaa koneistusta, koska kappaleet voidaan tulostaa lähelle lopul- lisia mittojaan. Lopputuloksena syntyy rakenteita, jotka voidaan valmistaa paikallisesti, nopeasti ja kustannustehokkaasti - usein ilman laajoja esivalmisteluja. Näiden etujen ansiosta suurkappa- leiden 3D‑tulostus on siirtynyt kokeiluympäristöistä osaksi laa- jempaa teollista tuotantoa. Samalla materiaalivirrat, suunnitte- lu ja digitaalinen valmistus alkavat muodostaa yhtenäisen ja uudenlaisen tuotantoekosysteemin. Haasteet ovat ekosysteemissä, ei materiaalissa Teknisesti suurkappaleissa käytettävät termoplastiset muovit ovat lähes aina kierrätettäviä. Tulostusjätteet, prototyypit ja pois- tuvat kappaleet voidaan murskata, sulattaa ja pelletöidä uudel- leen - prosessi, joka on teollisuudelle tuttu esimerkiksi ruisku- valun materiaalikiertoina. LFAM‑teknologia on siis materiaali- en puolesta valmis kiertotalousmalliin. Varsinaiset haasteet liit- tyvät muualle: logistiikkaan, organisointiin ja siihen, miten kier- rätys voidaan toteuttaa kustannustehokkaasti. Suurkappaleet ovat fyysisesti massiivisia ja raskaita, mikä tekee niiden kuljettamisesta murskaukseen kallista ja usein kannattamatonta etenkin hajautuneissa jätevirroissa. Samalla
24 MUOVIPLAST 2/2026
Made with FlippingBook - Online magazine maker