Nykyaikaisen kestävän elämäntavan perusedellytyksinä on säästää energiaa ja luonnonvaroja sekä elää resurssiviisaasti. Päätöksiä tehtäessä tulee huomioida kestävän kehityksen mukaiset ekologiset, taloudelliset ja sosiaaliset arvot. Keskiössä on myös kiertotalouden ideologia, jonka tunnusomainen pyrkimys on pidentää tuotteiden elinkaaria esimerkiksi korjaamalla ja kunnostamalla niitä. Yhtenä merkittävänä kiertotalousmallin edistäjänä voidaan pitää 3D-tulostamista, joka mahdollistaa räätälöityjen ja monimutkaisten kappaleiden pienerävalmistuksen kustannustehokkaasti ja energia- ja ympäristöystävällisesti.

Asuinkiinteistöjen säännöllisiin huolto- ja tarkistustoimenpiteisiin kuuluu vesisulkuventtiilien toiminnan tarkastus, jolla varaudutaan mahdolliseen putkirikon aiheuttamaan vesivuotoon kiinteistössä. Sulkuventtiilin tulee avautua ja sulkeutua kohtuullisella voimalla. Venttiilin säännöllisillä sulkemisilla ja avaamisilla estetään kalkkikertymien ja muiden epäpuhtauksien aiheuttamat kuulan jumiutumiset venttiilissä. Pääsulun venttiilin kuulan kääntö tapahtuu yleensä käyttökahvalla, joka on valmistettu metallista tai muovista. Monet muoviset kahvat on valmistettu heikkolaatuisesta muovista, ja ne haurastuvat ja rikkoutuvat ajan myötä, mikä voi hankaloittaa venttiilien sulkemista mahdollisessa, yllättäen ilmenneessä, vuototapauksessa.

Allekirjoittanut tarkastaa ja testaa rivitaloasuntonsa kylmän ja lämpimän veden sulkuventtiilien toiminnan kaksi kertaa vuodessa aina vesimittarilukematietojen tarkastamisen yhteydessä. Säännöllisestä testaamisesta huolimatta venttiilien sulkeminen ja avaaminen vaatii voimaa, mikä rasittaa muovisia sulkukahvoja ja on aiheuttanut jo kahden kahvaparin rikkoutumisen. Käypäisten kahvojen hankkiminen on ollut työlästä ja hankalaa, koska kahvat eivät ole rautakaupasta löytyviä yleismallisia kahvoja ja kyseisen venttiilimallin valmistaminen on lopetettu. Edellisen kerran kahvat uusittiin vuonna 2021 ja ne saatiin hankittua sattumalta valmistajan poistuvasta varastosta. Hankitut kahvat osoittautuivat heikommiksi kuin alkuperäiset ja ne kestivät vain 2 vuotta normaalissa käytössä, joten niiden käyttö ei ollut enää järkevää.

Allekirjoittanut päätti ratkaista asian kestävämmällä tavalla ja valmisti alkuperäistä kahvaa lujemman ja pidempivartisen version 3D-tulostamalla. Prosessi aloitettiin mallintamalla kahva Autodesk Inventor – ohjelmalla ja tutustumalla Savonian materiaali- ja menetelmävaihtoehtoihin. Materiaaliksi valittiin Markforged:n hiilikuitutäytteinen nylon, joka tunnetaan kauppanimellä Onyx ja sen ominaisuuksia ovat muun muassa korkea lujuus, sitkeys ja hyvä kemiallinen kestävyys (kuva 1). Kuituvahvistettuna materiaalin lujuus on jopa alumiinin luokkaa. Tulostimeksi valittiin Markforged:n Mark Two, jolla on mahdollista tulostaa kuituvahvistettua materiaalia.

Suunnittelu ja valmistusprosessi onnistui kustannustehokkaasti ja hyvin ja sitä edesauttoi Savonian moderni tulostusympäristö ja asiantunteva henkilöstö. Kahvojen asennus oli helppoa tarkasti laaditun mallin ja hyvän tulostusjäljen ansiosta, eikä putkimiestä tarvinnut tilata paikalle. Uudet ja räätälöidyt komposiittikahvat ovat kestävämpiä sekä fyysisiltä ominaisuuksiltaan että luonnonvarojen ja energian käytön kannalta. Valmistusprosessista syntyi vain vähän materiaalihävikkiä ja paikallisesti valmistaminen vähensi logististen toimenpiteiden, ja niistä syntyvien päästöjen ja negatiivisten ympäristövaikutusten, määrää.

Kustannusten osalta päästiin tehdasvalmisteisia kahvoja selkeästi edullisempaan ratkaisuun materiaalikustannusten ollessa noin 1,3 € / kpl. Laskennassa ei ole huomioitu työajan ulkopuolella tehtyä 3D-mallinnusta, eikä tulostuslaitteiston käyttökustannuksia. Aiemmin hankitut tehdasvalmisteiset kahvat maksoivat noin 4 € / kpl, joten tulostettujen versioiden hinta jäi reilusti alle tehdasvalmisteisten.

 
Kirjoittaja:
Ari Mönkkönen
TKI-asiantuntija
Savonia konetekniikka
Savonia-ammattikorkeakoulu

LÄHTEET
Markforged. Material datasheet – Composites. Saatavilla verkossa. https://www-objects.markforged.com/craft/materials/CompositesV5.2.pdf. Viitattu 28.2.2023.