Nämä kolme metsäteollisuuden innovaatiota ovat pian arkea

9.10.2020 / Artikkeli
Ensimmäinen Metsä Springin koetehtaalta valmistunut erä tekstiilin tekoon käytettävää katkokuitua tekijöineen. Kuva: Riikka Liikanen
Ensimmäinen Metsä Springin koetehtaalta valmistunut erä tekstiilin tekoon käytettävää katkokuitua tekijöineen. Kuva: Riikka Liikanen

Metsäteollisuuden tutkimuksesta syntyy uusia innovaatioita ja tuotantoa. Nyt testataan esimerkiksi sellusta tehtävää tekstiiliä ja kauko-ohjattavia kuorma-autoja. Sellupohjainen tulostusmateriaali kolmiulotteiseen tulostamiseen on jo kaupallisessa käytössä.

Metsä Groupin innovaatioyhtiö Metsä Spring ohitti syyskuussa 2020 merkittävän virstanpylvään: sen koetehtaalta Äänekoskelta valmistui ensimmäinen erä uudenlaista, suoraan sellukuidusta tehtyä tekstiilikuitua. Hanke aloitettiin vuonna 2012 ja päätös edetä koetehdasvaiheeseen tehtiin yhtiössä vuoden 2018 lopussa.

Koetehtaan käynnistäminen aloitettiin helmikuun lopussa 2020. Käynnistystyössä oli mukana runsaasti laitetoimittajien edustajia.

”Korona kuitenkin siirsi testausvaihetta niin, että viimeisen osaston testit saatiin uudestaan käyntiin vasta elokuussa”, sanoo Niklas von Weymarn, Metsä Springin toimitusjohtaja. Testien päätavoite on osoittaa, että laitteet toimivat suunnitellulla tavalla.

Testien kuluessa ensimmäinen erä varsinaista tuotetta, tekstiilien tekoon soveltuvaa katkokuitua saatiin tuotantolinjalta jo syyskuussa.

”Katkokuitua valmistui yhteensä muutamia satoja kiloja. Tekstiiliä tuosta määrästä ei syntyisi vielä kovinkaan paljon, ja koska erä oli ensimmäinen, sen laatuakin voidaan vielä parantaa”, sanoo von Weymarn.

”Tuotannon käynnistyminen on tärkeä merkkipaalu koetehdashankkeessa. Useiden tahojen yhteen hiileen puhaltamista parhaimmillaan”, hän kuvaa.

Tekstiilikuitua. Kuva: Metsä Spring
Suoraan sellukuidusta tehty tekstiilikuitu vaikuttaa lupaavalta tekstiileihin. Kuva: Metsä Spring

Koetuotannon testaaminen jatkuu. Laitteiden testiajot saadaan valmiiksi alkusyksystä, minkä jälkeen tavoitteena on osoittaa, että uusi valmistusmenetelmä toimii teollisessa mittakaavassa.

Jos tulokset ovat hyvät, Suomeen saatetaan perustaa koetehdasta selvästi suurempi tekstiilikuitua valmistava tehdas.

Koetehdasta varten Metsä Groupin innovaatioyhtiö Metsä Spring on perustanut MI Demo -yhteisyrityksen japanilaisen Itochu-kauppahuoneen kanssa.

Kauko-ohjattava rekka kuljettaa haketta Stora Enson tehtaalla

Stora Enso aloitti kauko-ohjattavan kuorma-auton testikäytön tehdasalueellaan Joensuun Uimaharjussa maaliskuussa 2020. Ajoneuvon avulla selvitetään, paljonko tällä tavoin automatisoiduilla kuljetuksilla voidaan vähentää kustannuksia ja päästöjä sekä parantaa turvallisuutta.

Automatisoidun liikenteen merkitys Suomen metsäsektorille voi tulevaisuudessa olla suuri. Logistiikka on Suomen metsäsektorin kohtalonkysymyksiä: maa on laaja, hakkuualueet ovat pieniä ja etäällä toisistaan ja lisäksi metsätuotteiden markkina-alueet ovat kaukana tuotantolaitoksista.

Jo nyt puutavara-autojen reitit metsäkohteiden ja tuotantolaitosten välillä optimoidaan tietokonepohjaisesti. Jatkossa kuljetusten kustannuksia ja ympäristövaikutuksia pyritään alentamaan muun muassa paremmilla polttoaineilla. Kaukaisena tavoitteena ovat myös automaattisesti kulkevat kuorma-autot ainakin osalla reiteistä.

Stora Enson kokeilussa kuorma-auto kuljettaa sahalla syntyvää haketta saman tehdasalueen sellutehtaan raaka-aineeksi. Auto taittaa yhteen suuntaan noin 1,4 kilometrin matkan noin 15 kertaa päivässä enintään 20 kilometrin tuntinopeudella.

Automaattirekka. Kuva: Studio Korento
Automatisoiduilla kuljetuksilla halutaan vähentää kustannuksia ja päästöjä. Automaattirekka. Kuva: Studio Korento

Liikenneturvallisuus on jo nyt parantunut ajoreitillä uusien turvalaitteiden, kuten älykkäiden liikennevalojen ansiosta. Myös päästöjen odotetaan vähenevän, kun automatiikka optimoi moottorin käyntiä ja reittivalintaa. Tämä säästää myös kustannuksia.

”Auto oppii koko ajan, miten reitillä kannattaa kulkea ja miten ottaa huomioon muu liikenne. Kuljettaja on toistaiseksi autossa mukana sujuvuuden ja turvallisuuden takia”, sanoo operaatiojohtaja Lauri Kuusisto Stora Enso Metsästä.

Kuljettaja osallistuu ajamiseen esimerkiksi risteyksissä. ”Lähitulevaisuudessa pääsemme testaamaan kokonaan automaattista ajoa. Ensi vuonna kuljettajan on tarkoitus ohjata autoa etävalvomosta käsin”, sanoo Kuusisto.

”Tuloksia pääsemme arvioimaan sitten, kun autolla on ajettu vähän pidempään. Jo nyt voi sanoa, että kaikki osalliset odottavat tuloksia mielenkiinnolla”, Kuusisto sanoo.

Testaus jatkuu vähintään syksyyn 2021 saakka. Mukana hankkeessa on hakekuljetuksia operoiva Mantsinen Group, ajoneuvon ohjausjärjestelmän ja varustelun toimittanut Hiab ja kehitystyötä tehnyt VTT.

Turvallisuustyössä ovat mukana myös InnoTrafik ja VTT. Nokian Renkaat testaa hankkeessa Intuitu-sensoreilla varustettuja älyrenkaita. ”Laaja yhteistyö kuvastaa ajatustamme, että innovaatiot eivät tapahdu eristyksissä vaan muiden kanssa”, sanoo Kuusisto.

3D-tuotanto siirtää valmistuksen lähelle kuluttajaa

UPM Biocomposites on tänä vuonna tuonut uuden tuotteen UPM Formi -tuoteperheeseen, UPM Formi EcoAcen. Tuotteet on tarkoitettu ruiskuvaluun, paitsi UPM Formi 3D, joka on tarkoitettu suuren mittakaavan kolmiulotteiseen tulostamiseen. Ruiskuvalussa taas sulaa ja juoksevaa ruiskuvalumassaa puristetaan paineella muottiin, jossa massa jähmettyy muotin mukaisesti.

Tuoteperheen tuotteet koostuvat yleensä sellukuidusta tai mekaanisesti jauhetusta puukuidusta ja biopohjaisesta polypropeenista tai polylaktidista (PLA). EcoAcen uusiutuviin raaka-aineisiin pohjautuva muovi on kuitenkin tehty bionaftasta, joka valmistetaan UPM:n Lappeenrannan-biojalostamolla selluntuotannon tähteestä, mäntyöljystä. Näin biomuovin raaka-aine on lähes kokonaan metsäpohjaista.

Sellukuitu lujittaa lopputuotetta. Kuva: UPM
Sellukuitu lujittaa lopputuotetta. Kuva: UPM

Puupohjaisen kuidun osuus ruiskuvaluun käytettävistä tuotteista on 40–60 prosenttia. 3D-tulostusmateriaalissa käytetään vain sellukuitua ja sen osuus on 20 prosenttia.

Kuidun tehtävä tuotteissa on lujittaa lopputuotetta. Näin se pitää hyvin muotonsa eikä juuri kutistu myöhemminkään. Pyöreitä ja muita haastavia muotoja voidaan tulostaa ongelmitta.

”Lisäksi biokomposiitin avulla tulostuksen jälki on aiempaa laadukkaampaa ja tarkempaa. Materiaali myös tekee lopputuotteesta puumaisen, josta kuluttajat pitävät paljon enemmän kuin muovitulosteista”, sanoo tuotepäällikkö Eve Saarikoski UPM:stä.

Materiaalit toimitetaan asiakkaalle pieninä rakeina, granulaatteina.

Suuren mittakaavan tulostus tarkoittaa tuotteita, joiden kokoluokka on metristä 4–5 metriin. Esimerkkejä ovat huonekalut ja valumuotit.

Valumuoteissa 3D-tulosteet korvaavat esimerkiksi vaneria. Vaneristen muottien muotoilu on hankalaa, toisin kuin UPM:n materiaalista tehtyjen 3D-muottien, joita voi muotoilla samoilla menetelmillä kuin puuta.

Lisäksi UPM:n materiaalista valmistettujen valumuottien materiaalin voi käyttää uudelleen. Kun esimerkiksi betonivaluun käytettävää valumuottia ei enää tarvita, sen voi murskata ja käyttää uusien 3D-muottien raaka-aineena. Näin kaatopaikalle vietävät puiset betonivalumuotit voisivat jäädä historiaan.

”Tulostusta käyttävien tuotevalmistajien tavoitteena voisi olla toimintamalli, missä asiakas tilaa globaalista kuvastosta esimerkiksi tuolin, joka tulostetaan paikallisesti. Vain granulaatteja siirreltäisiin”, sanoo Saarikoski. Tällainen toimintamalli on mahdollinen siksikin, että tulosteiden yksikkökustannus on periaatteessa sama riippumatta tulosteiden määrästä.

Tulostinten kapasiteettia ja tulostusmateriaalin menekkiä Saarikoski kuvaa sanomalla, että yksi kone voisi tulostaa 1000–1500 tuolia vuodessa ja yhteen tuoliin menee noin kymmenen kiloa tulostusmateriaalia. Saarikosken mukaan materiaalien tuotantovolyymit kaksinkertaistuvat joka vuosi.

Puupohjaisen kuidun kilpailijoita ovat hiilikuidut ja lasikuitu. UPM:n granulaatit valmistetaan UPM Biocomposites -yksikön tehtaalla Lahdessa.

Yhtiö lanseerasi ensimmäiset UPM Formi -tuotteet vuonna 2011. 3D-tuoteperhe tuli markkinoille vuonna 2018.

Hannes Mäntyranta

Kirjoita kommentti