Tiesitkö, että tuotteen kustannusrakenne voidaan pilkkoa osiin?
Näitä kustannuksia tuovia osia ovat esimerkiksi itse tuotteen materiaali, tuotteen eri osat ja osien valmistus, osien kokoonpano ja valitut kiinnitysmenetelmät, osien pintakäsittely sekä osiin ja tuotteisiin liittyvät pakkaus-, varastointi- ja kuljetusratkaisut. Edellä mainittuja tuotteeseen kustannuksia tuovia osia käsitellään tämän vuoden aikana blogisarjassa. Nyt on vuorossa sarjan neljäs osa ja se kertoo miten osien pintakäsittely vaikuttaa tuotteen kustannuksiin. Pintakäsittelyllä pyritään vaikuttamaan tuotteen visuaaliseen ulkonäköön tai saamaan tuotteelle suojaa ulkoisilta ilmastorasituksilta, kuten esimerkiksi korroosiolta. Kustannusten osalta joudutaan vertailemaan eri pintakäsittelymenetelmiä ja miten eri menetelmät sopivat tiettyyn ilmastorasitusluokkaan.
Osien pintakäsittelymenetelmiä ovat:
Maalaus
Maalaus voidaan yleisesti jakaa kahteen eri menetelmään, pulverimaalaukseen ja märkämaalaukseen. Pulverimaalauksessa, josta käytetään myös nimitystä jauhemaalaus tai polttomaalaus, maalattava kappale peitetään maalijauheella useimmiten staattisen sähkön avulla, jonka jälkeen kappale kuumennetaan niin, että jauhe sulaa ja kiinnittyy kappaleen pintaan. Tätä menetelmää voidaan käyttää sähköä johtavilla materiaaleilla ja usein tämä menetelmä on pitkälle automatisoitu, johon myös liittyvät ennen maalausta tarvittavat esikäsittelyt kuten esimerkiksi pesu ja fosfatointi. Märkämaalauksessa nestemäinen maali ruiskutetaan ohuina kerroksina maalattavan kappaleen pintaa. Ennen maalausta kappaleelle joudutaan mahdollisesti tekemään mekaaninen pintakäsittely sekä rasvanpoistopesu. Myös märkämaalauksessa on automatisoituja linjoja käytössä ja usein todella isojen ja painavien kappaleiden maalauksessa käytetään märkämaalausta. Märkämaalausta käytetään vaativammissa ympäristöolosuhteissa kuin pulverimaalausta, koska siinä voidaan maalata useita kerroksia.
Sinkitys
Sinkitys voidaan jakaa sähkösinkitykseen ja kuumasinkitykseen (kastokuumasinkitys). Sähkösinkityksessä kappaleet käsitellään elektrolyyttisessä prosessissa ja käsittely tapahtuu ripustus- tai rumpukäsittelynä automaattilinjoilla. Sähkösinkityksessä on eri värivaihtoehtoja:
– Kirkas (sinipassivointi),
– Keltainen (keltapassivointi) sekä
– Musta (mustapassivointi).
– Myös vihreä väri on mahdollista (viherpassivointi).
Kuumasinkityksessä kappale upotetaan sulaan sinkkiin esikäsittelyiden jälkeen, jolloin ylösnoston jälkeen kappaleeseen jää ohut sinkkikerros. Kuumasinkityksellä saadaan paksumpi sinkkikerros, kuin sähkösinkityksellä, jonka vuoksi sitä käytetään ulkoilmassa oleville kappaleille paremman korroosiokestävyyden vuoksi.
Metallointi
Metalloinnissa metallikappaleen pinnalle saadaan elektrolyyttisen prosessin avulla pinnoite toista metallia. Tällaisia menetelmiä ovat kuparointi, tinaus, hopeointi ja nikkelöinti. Kuparointia ja sen jälkeen tapahtuvaa tinausta käytetään esimerkiksi alumiinilla, jolloin sillä voidaan korvata kalliimpaa kuparia sähköisessä käytössä.
Esimerkki kustannussäästön sovelluskohteesta:
Sähköisessä käytössä olevien kupari- tai alumiinikiskojen liitoskohdat voidaan käsitellä metalloinnin avulla. Esimerkiksi hopeointi on hyvä juuri liitoskohdissa. Loppuosa kiskosta voidaan esimerkiksi maalata, jolloin koko kiskoa ei tarvitse hopeoida.
Mekaaninen pintakäsittely
Mekaanisen pintakäsittelyn tarkoituksena on poistaa epäpuhtaudet kappaleen pinnasta. Yleisesti puhutaan hiekkapuhalluksesta, jossa pienten kiinteiden hiukkasten ja paineilman avulla saadaan kappaleen pinta puhdistettua. Täryrummutusta voidaan käyttää pienillä kappaleilla, jolloin niitä voidaan käsitellä suuria määriä. Täryrummutuksessa voidaan kappaleen pinnalta esimerkiksi hioa valmistuksessa jääneet purseet tai puhdistaa kappaleen pinta ruosteesta.
Kemialliset käsittelyt
Kemiallisissa käsittelyissä kappaleen pinnalle saadaan kemiallisen prosessin avulla korroosiota kestävä pinta. Tällaisia menetelmiä ovat:
– alumiinin passivointi,
– ruostumattoman teräksen peittaus,
– teräksen mangaanifosfatointi ja
– kuumamustaus.
Anodisointi
Alumiinille käytetään myös elektrolyyttistä pintakäsittelyä, anodisointia (eloksointi). Siinä sähkövirran ja kemian avulla muodostaan alumiinin pinnalle korroosiota ja kulutusta kestävä oksidikerros. Pinnan väreinä yleensä ovat luonnonvärinen alumiini tai musta. Lisäksi on kova-anodisointi, jossa saadaan anodisointia paksumpi oksidikerros.
Ilmastorasitusluokat jaetaan kuuten eri luokkaan:
C1
C2
C3
C4
C5-I
C5-M
Pintakäsittelyn vaatimus kasvaa rasitusluokan kasvaessa. Sisätiloissa yleisimmin vallitsevat olosuhteet kuuluvat luokkiin C1 ja C2, edellyttäen ettei niissä ole kosteuden lisäksi muita merkittävissä määrin olevia korroosioon vaikuttavia tekijöitä. C2–C5 kuuluvat ulkoilman ympäristöolosuhteisiin. Ilman epäpuhtauksien laadun ja määrän mukaan ilmasto kulloinkin luokitellaan kuuluvan maaseutuilmastoon tai kaupunki-, meri- tai teollisuusilmastoon. Näiden lisäksi on erikoisrasituksia, jonka kaltaisia esiintyy esimerkiksi kemian-, paperi- ja selluloosateollisuuden laitoksissa, silloissa sekä maan- ja vedenalaisissa rakenteissa.
Ympäristörasitusluokkaan vaadittava pintakäsittely on hyvin dokumentoitu ja pintakäsittely tuotteita toimittavilta yrityksiltä löytyy tietoa miten eri rasitusluokat vaikuttavat esimerkiksi käytettävään maaliin ja maalauksen kerrosmääriin.
Ilmastorasitusluokkaan nojautuen voidaan tietyissä luokissa käyttää valmiiksi pinnoitettuja materiaaleja. Tällaisia materiaaleja ovat kuumasinkitty teräslevy, sinkkialumiini pinnoitettu teräslevy, sähkösinkitty teräslevy, sinkki-magnesium teräslevy sekä värivalmiit teräslevyt.
Yleensä näiden materiaalien käyttö vaikuttaa siihen mitä kokoonpanomenetelmää joudutaan käyttämään. Näitä materiaaleja voidaan hitsata, mutta hitsauksen käyttö on yleensä harvinaista.
Teollisuuden kaappirakenteissa käytetään yleisesti valmiiksi pinnoitettuja materiaaleja kaapin sisärakenteissa tietenkin rasitusluokan mukaisesti. Sinkki-magnesium teräslevy on käytössä esimerkiksi autoteollisuudessa ja yleisin värivalmiin terälevyn käyttöesimerkki löytyy melkein jokaisen talon katolta eli kattopellit.
Esimerkki asiakkaamme saavuttamasta kustannussäästöstä
tuotteen materiaalivalintoihin vaikuttamalla:
Asiakasesimerkki
-25%
Tuote:
Tietoliikennetuote, jossa ulko- ja sisäkaappirakenteet eriytettiin.
Projekti:
Sisäkaapin osalta tarkoituksena oli, että käytetään sellaisia materiaaleja, joita ei tarvitse erikseen pintakäsitellä. Tällöin kaapin sisäosien materiaaliksi valittiin kuumasinkitty teräslevy ja ulkoverhoiluosien materiaaliksi värivalmis teräslevy. Tämän lisäksi kaapin kokoonpano muutettiin niiteillä tehtäväksi, kun aikaisempi oli koottu hitsaamalla.
Hyöty:
kustannussäästöä saatiin useasta osa-alueesta.
Kiinnostaisiko kilpailuedun saavuttaminen markkinoilla tuotteen kustannuksia alentamalla?
Blogin kirjoittaja on vanhempi mekaniikkasuunnittelija, Juha Viljasalo, jolla on parinkymmenen vuoden kokemus tuotteiden uudelleen suunnittelusta ja kustannusten alentamisesta tuotteissa.
Lue myös blogisarjan aiemmat osat:
OSA 3. KOKOONPANON JA KIINNITYSMENETELMÄN VAIKUTUS KUSTANNUKSIIN
OSA 2. OSIEN JA NIIDEN VALMISTUSTAVAN VAIKUTUS KUSTANNUKSIIN
OSA 1. MATERIAALIN VAIKUTUS KUSTANNUKSIIN
