Metalli raiskamine on kallis lõbu: katselabor aitab kehvast materjalist praaktoodangu juba eos välistada
/nginx/o/2021/11/03/14181269t1h98a4.jpg)
16. jaanuar 2023, 08:44
:format(webp)/nginx/o/2023/01/15/15080808t1h9f63.jpg)
Raiskamine on praegu maailma üks suuremaid murekohti, kusjuures inimkond saab küll aru, et nii majanduses kui olmes esineb tohutul hulgal materjali, tööjõu, energia ja teiste ressursside raiskamist. Mõistetakse, et seda on tarvis vähendada, aga sageli midagi asjalikku ette võtta ei osata. Teadlased võivad siin appi tulla, aidates materjali juba varakult katselaboris hinnata.
Raiskamise vastu peab rakendama mingit liikumapanevat jõudu, milleks tavaliselt on taaskasutusele suunav seadusandlus, aga tänapäeval üha rohkem ka klientide-tellijate nõue, et neile toodangut tarniv ettevõte teeks kõigepealt valmis tellija ootustele vastava toote, aga samas suudaks tõestada ka oma keskkonnateadlikkust. Loomulikult peab raiskamisele saama saatuslikuks puhtakujuline majanduslik mõõde – näiteks see, et tooraineks sobiva materjali saatmine lihtsalt utiili, põletusahju või prügimäele ei ole arukas, vaid see suurendab otseselt ettevõtte kulusid.
Selle teema kontekstis on tähelepanuväärne, et Ajujahi idufirmade konkursil jõudis seekord kolme parima uue äriidee sekka Steelmonitor – ettevõte, mis soovib metalli töötlevates firmades üle jäävale terasele võimalikult otstarbekat kasutust leida. Selleks on loodud veebiplatvorm, mille kaudu saab selle, oma tootmises üle jäänud, mõneti ehk ebastandardse, aga samas kvaliteetse kraamiga kaubelda. Olgu siis paar meetrit metalltoru või tonni kaaluv terasprofiilijupp.
Raiskamist vähendab ka asjaolu, et iga toode oleks tehtud täpselt õigest materjalist – näiteks metallide puhul on tähtsad kõvaduse, plastsuse, sitkuse ja tugevuse näitajad, aga ka keevisõmbluste omadused kasutusvaldkonnast sõltuvalt. Kui kusagil kasutatakse valest materjalist ja ebaõigete töövõtetega valmistatud toodet, siis otse loomulikult jääb selle toote elutsükkel lühikeseks ning kiiresti tuleb hakata mõtlema selle taaskasutuse, ümbertöötlemise või utiliseerimise peale. Sinna aga kaovadki ressursid, mida võiks kusagil mujal hoopistükkis efektiivsemalt kasutada.
Labor hindab materjali vastavust
Tallinna Tehnikaülikooli (TalTech) mehaanika ja metroloogia katselabor tegeleb peaasjalikult metallide ja nende erinevate sulamite katsetamise teenuse pakkumisega ettevõtetele. Aastaid väldanud töö tulemusena on laboris täheldatud, et klient jõuab oma materjaliga sinna enamasti siis, kui juba on vaja tegeleda tagajärgedega.
Katselabori juht Liisa Kurissoo toob põhjuseks asjaolu, et tihtipeale on tegemata jäänud põhjalik kvaliteedikontroll või on see tehtud osaliselt, jättes mõne olulise mõjutaja arvesse võtmata. Aga nagu igas teiseski eluvaldkonnas, aitab ennetamine ära hoida suurel hulgal hilisemaid probleeme.
«Tänapäeva kiire tarbimise kõrval on üha aktuaalsemaks muutunud toodete valmistamisel looduse ning rahaliste ressursside säästmine,» tunnistab Kurissoo. «Algselt on oluline inseneridel tagada läbi projekteerimise tootele pikk eluiga ja materjali taaskasutatavus ning seejärel leida sobilikud tootmisprotsessid ja kvaliteetse, kuid ka soodsa materjali tarnija.»
«Meie labori puhul ei teki seda huvide konflikti, mis on paratamatu, kui näiteks mingi metallurgiaettevõte neid teste ja uuringuid ise teeb.»
Mart Saarna
Liisa Kurissoo sõnul on labor leidnud oma tegevuses väljundi just ettevõtetele suunatud teenuste osutamises ning kuigi ollakse osa Taltechi mehaanika ja tööstustehnika instituudi struktuuriüksusest, tegutsetakse põhimõtteliselt isemajandava äriühinguna. Laboris on ametis küll materjaliteadlased, aga nad annavad oma panuse ka ettevõtte probleemide lahendamisele ja ennetamisele. Selle võrra on muidugi teadustöö mahukus vähenenud, tuleb teha valikuid.
«Anname ettevõtetele meelerahu ja kindlustunde, et metallmaterjal, mida nad tootmisse võtavad, on kvaliteetne ja toodetava seadme või detaili valmistamiseks sobilik. Sellepärast tasub kasvõi oma meelerahu huvides enne mahuka partii tootmisse võtmist lasta materjal enne üle kontrollida,» iseloomustab Kurissoo labori tegevust. «Paraku näitab elu, et laborisse jõutakse oma materjalidega peaasjalikult alles siis, kui mingi probleem on juba käes. Samas saab ka seda öelda, et kes juba kord on meile jõudnud, see oskab edaspidi ennetustöö olulisust rohkem teadvustada.»
Ettevõtted võiksid rohkem ennetamisele mõelda
Üks katselabori tööülesandeid on tööstuses kasutatavate metallide katsetamine eesmärgiga uurida, kas need ühe või teise konkreetse toote valmistamiseks sobivad. Teine suund on materjalide raiskamise vähendamisele kaasaaitamine.
TalTechi mehaanika ja tööstustehnika instituudi vanemlektor ja labori katsealaekspert Mart Saarna, kes iga päev tegelebki katsetuste ning ekspertiisidega, tõdeb, et metallid on võrreldes muude materjalidega paremini taaskasutatavad, aga ka metallide taaskasutuses esineb veel ikkagi üksjagu raiskamist. Probleemid seonduvad sageli erinevate metalliliikide sorteerimise ja nende puhtusega, aga ka tooraine ülejääkidele otstarbeka kasutuse leidmisega.
Samas toonitab ta, et kõik, mida katselabor teeb, pole ettevõtetele kohustuslik, sest seadus sellist materjalide kontrollimist ette ei näe. Sellele vaatamata tunnevad firmad oma materjalide kvaliteedi vastu huvi, sest tootjavastutus ikkagi ju eksisteerib ja kliendid nõuavad kõrgel tasemel ning kõigile nõuetele vastavat toodangut.
«On kaks põhilist ajendit. Esiteks see, et ettevõte ise omal algatusel kontrollib oma materjalitarnijaid. Meie siis kontrollime seda toormaterjali ja vaatame, kas see vastab nõuetele. Teine suur valdkond seisneb selles, kui materjal on juba tootmises ja sellega tekivad siis mingid probleemid. Sellisel juhul on meie poolt tegemist juba ekspertiisiga,» kirjeldab Saarna oma töövaldkondi. «Vähestel Eesti ettevõtetel on endal olemas kvaliteedilabor, sest selle ülalpidamisega kaasneb üsna suur kulu. Meie labor on n-ö kolmanda poole sõltumatu kontrolliasutus, me oleme vastavalt atesteeritud ning meie puhul ei teki seda huvide konflikti, mis on paratamatu, kui näiteks mingi metallurgiaettevõte neid teste ja uuringuid ise teeb.»
Erinevatel tootjatel erinev lähenemine
Probleem on tema sõnul ka selles, et metallitootjaid on kõikjal üle maailma, kusjuures tehastel on erinev võimekus oma toodangut testida. Või siis katsetatakse läbi mingi väike osa suurest partiist, hiljem aga tuleb välja, et see testimata osa ei vasta mingitele nõuetele. Mängimisvõimalus on üsna suur, sest teraste standardid on üldjuhul antud võrdlemisi laiades piirides. Näiteks nõutav tõmbetugevus on vahemikus 430–530 MPa.
Võib juhtuda, et üks terasetootja tarnib miinimumväärtuse lähedal olevat terast, teine aga maksimumi lähedast. Tehnoloogiliselt käituvad sellised materjalid erinevalt, kuigi mõlemad vastavad nõuetele.
:format(webp)/nginx/o/2023/01/15/15080802t1h7f32.jpg)
«Meil on olnud juhtumeid, kus aastaid ühe tarnija käest terast ostnud ettevõttel, mis tegeleb metalli painutamisega, pole probleeme esinenud, aga kui siis millegipärast on tulnud tarnijat vahetada, hakkab materjal painutamisel katki minema. Ja on tulnud välja, et ka see uus materjal vastab standardi nõuetele, lihtsalt see on toodetud mingi piirväärtuse lähedale,» räägib Mart Saarna. «Paraku on sellisel juhul sisuliselt võimatu pöörata kahju terase tootja vastu. Oma viga, et enne täpsemalt ei kontrollinud. Sellepärast on minu soovitus, et isegi sama tarnija käest materjali ostes tuleks see lasta aeg-ajalt laboris üle kontrollida. Eriti kehtib see aga tarnijavahetuse korral.»
Samas möönab ta, et seadustest tulenev kohustus seda teha on vaid mõne juhtumi korral, üldjuhul ettevõtjal sellist nõuet ei lasu, küll aga võib selliseid uuringuid nõuda klient. Näiteks kui Eesti firma tahab müüa oma koppa või sahka Skandinaaviasse, siis sealne tellija nõuab, et materjal peab olema katsetatud, töötajad omama vastavat kutsetunnistust, keevisõmblused kontrollitud jmt. Samuti on olemas teatud tooted, mille eelnevat katsetamist nõuavad ELi direktiivid.
Väga objektiivse vastuse materjali omaduste kohta saab ettevõtja siis, kui kirjeldab võimalikult täpselt ära, millist toodangut sellest materjalist tahetakse toota. Labor saab siis teste ja analüüse tehes anda vajadusel hinnangu, kas see materjal selleks sobib või mitte ja millised ohud võivad kaasneda.
Katsetulemus võib olla alus kahjunõudeks
Nõnda suudab labor anda ettevõtjaile ka soovitusi, milline materjal on konkreetse toote jaoks kõige optimaalsem, kvaliteedilt parim ja hinnalt soodsaim.
Vahepeal maailmas hoogu kogunud püüdu metallid kõikjal plastide või hiljem ka süsinikkiuga asendada peab Mart Saarna paljuski kas siis PR-projektideks või lihtlabaseks rohepesuks, sest armeeritud polümeere on metallidest veelgi keerulisem taaskasutada. Seda enam, et iga taaskasutuse etapiga muutub materjal vähem kvaliteetseks ja lõputult seda ringluses hoida niikuinii ei saa. See on umbes samasugune meelepete, nagu CO2 heitme mõõtmine ja arvestamine, kus tulemus sõltub suuresti sellest, millist metoodikat kasutada.
Nii Kurissoo kui Saarna kinnitavad, et Eesti Standardimis- ja Akrediteerimiskeskuse akrediteeringu tõttu on laboril arvestatav sõnaõigus, mistõttu labori väljastatud otsustega peavad materjalitarnijad arvestama. Näiteks kui ettevõte on saanud Alžeeriast metallisaadetise, see lastakse laboris ära testida, ilmneb, et see metall nõuetele ei vasta, siis saadetaksegi vastav otsus piltlikult öeldes faksiga sinna Alžeeria tarnijale ning kahjunõude esitamisel võetakse see arvesse.
/nginx/o/2023/01/15/15080804t1ha0a3.jpg)
«See, et meie labori tulemus on juriidilistehniliselt pädev, ongi see oluline lisandväärtus, mida ettevõtetele pakkuda saame,» märgib Saarna. «Niisama katsetada võidakse paljudes kohtades, aga need tulemused juriidiliselt ei kehti.»
Katsetuste protsess TalTechi mehaanika ja metroloogia katselaboris käib nõnda, et ettevõte toob sinna tüki materjali näiteks äsja saabunud armatuur- või nurkraua partiist. Kui uuritakse materjali vastavust, siis tuleb teha mehaanilised katsed ning ka metalli keemilise koostise analüüs. See on standardne tegevus, aga sõltuvalt sellest, milleks terast vaja on kasutada, võib vajalikuks osutuda lisakatsete tegemine.
Väga suur osa labori töödest on seotud keevisliideste kontrollimisega. Näiteks tehakse katseid, mille tegemist nõuavad toodete sertifitseerijad – laborikatsed on üks eeldus, et neid sertifikaate saada.
«Me pole katsemeetodeid ise välja töötanud, neid tehakse vastavate standardite järgi,» ütleb Liisa Kurissoo. «Lisaks on teatud hulk katseid akrediteeritud vastavalt Euroopa normatiividele.»
Mis on mis: metallide uurimine ja katsetamine
Selleks et veenduda, kas kasutatav materjal võimaldab toote eluiga pikendada, on võimalik seda materjali omadusi ja kvaliteeti läbi mehaanilise katsetamise uurida. Uurida saab näiteks:
- materjali tugevust ja seda, kui tehnoloogiline on materjal nii esmasel kui ka korduval kasutamisel;
- millised on erinevate materjalide tootjaerinevused näiteks keemilises koostises, struktuuris ja tugevusnäitajates.
Võimalik on katsetada juba olemasolevat ja uut toodet ning neid omavahel võrrelda.
Põhilised kvaliteedikontrolli teemad on:
- tarnijate väljastatavate materjalide kvaliteedi hindamine;
- toodete valmistamiseks kasutatavate tootmisprotsesside mõju hindamine materjali omadustele;
- toodete katsetamine nende parendamiseks ning eluea hindamiseks.
Materjali vastavuse hindamine maksab standardse lahenduse korral 500–700 eurot, samas võib töö maksumus minna ka kordades kallimaks, näiteks kui on tarvis eraldi rakiseid ehitada vmt.
Allikas: TalTech