Tõhus tootmine: Katselabori lahendus metalliraiskamisele. 27.03.2024. TalTechi laboriteenused ja teadustaristu Raiskamine on praegu maailma üks suuremaid murekohti, kusjuures inimkond saab küll aru, et nii majanduses kui ka olmes esineb tohutul hulgal materjali, tööjõu, energia ja teiste ressursside üleliigset kulutamist. Mõistetakse, et seda on tarvis vähendada, aga sageli midagi asjalikku ette võtta ei osata. Teadlased võivad siin appi tulla, sest nad suudavad materjale 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 pole arukas saata tooraineks sobivat materjali lihtsalt utiili, põletusahju või prügimäele, sest see suurendab otseselt ettevõtte kulusid. Liigse tarbimise kontekstis on tähelepanuväärne, et Ajujahi idufirmade konkursil jõudis kolme parima uue äriidee sekka Steelmonitor – ettevõte, mis soovib leida metalli töötlevates firmades üle jäävale terasele võimalikult otstarbekat kasutust. Selleks on loodud veebiplatvorm, mille kaudu saab kaubelda oma tootmises üleliigse, mõneti ehk ebastandardse, aga samas kvaliteetse kraamiga. Mingu kaubaks siis paar meetrit metalltoru või tonniraskune terasprofiilijupp. Raiskamist vähendab ka asjaolu, kui iga toode on tehtud täpselt õigest materjalist – näiteks metallide puhul on tähtsad kõvaduse, vormitavuse, sitkuse ja tugevuse näitajad, aga ka kasutusvaldkonnast sõltuvalt ka keevisõmbluste omadused. Kui kusagil läheb käiku valest materjalist ja ebaõigete töövõtetega valmistatud toode, siis otse loomulikult jääb selle toote elutsükkel lühikeseks ning tuleb hakata kiiresti mõtlema selle taaskasutusele, ümbertöötlemisele või utiliseerimisele. Sinna aga kaovadki ressursid, mida võiks kusagil mujal hoopistükkis efektiivsemalt kasutada. Labor hindab materjali vastavust TalTechi mehaanika ja metroloogia katselabor pakub ettevõtetele peaasjalikult metallide ja nende erinevate sulamite katsetamise teenust. Aastaid väldanud töö tulemusena on laboris täheldatud, et klient jõuab oma materjaliga sinna enamasti siis, kui on juba vaja tegeleda tagajärgedega. Katselabori juht Liisa Kurissoo toob põhjuseks asjaolu, et tihtipeale on tegemata jäänud põhjalik kvaliteedikontroll või on see tehtud osaliselt, s.t on jäetud arvestamata mõne olulise mõjutajaga. Aga nagu igas teiseski eluvaldkonnas, aitab ennetamine ära hoida suurel hulgal hilisemaid probleeme. „Tänapäeva kiire tarbimise kõrval on looduse ning rahaliste ressursside säästmine muutunud toodete valmistamisel üha aktuaalsemaks,“ tunnistab Kurissoo. „Algselt tuleb inseneridel tagada projekteerimise kaudu tootele pikk eluiga ja materjali taaskasutatavus ning seejärel leida sobilikud tootmisprotsessid ja kvaliteetse, kuid ka soodsa materjali tarnija.“ Liisa Kurissoo sõnul on labor leidnud just ettevõtetele suunatud teenuste osutamisega endale praktilise väljundi ning kuigi kuulutakse Taltechi mehaanika ja tööstustehnika instituudi struktuuriüksusse, tegutsetakse põhimõtteliselt isemajandava äriühinguna. Laboris on ametis küll materjaliteadlased, aga nad annavad oma panuse ka ettevõtete probleemide lahendamisse ja ennetamisse. Sellevõrra on muidugi teadustöö maht vähenenud, tuleb teha valikuid. „Anname ettevõtetele meelerahu ja kindlustunde, et metallmaterjal, mille nad tootmisse võtavad, on kvaliteetne ja toodetava seadme või detaili valmistamiseks sobilik. Sellepärast tasub kasvõi oma meelerahu huvides lasta mahuka partii tootmisse võtmisel oma materjal kõigepealt 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 öelda, et kes on kord juba meile jõudnud, see oskab edaspidi ennetustöö olulisust rohkem teadvustada.“ Ettevõtted võiksid mõelda rohkem ennetamisele Üks katselabori tööülesandeid on teha tööstuses kasutatavate metallidega katseid ja uurida, kas need sobivad ühe või teise konkreetse toote valmistamiseks. Teine suund aitab kaasa materjalide raiskamise vähendamisele. TalTechi mehaanika ja tööstustehnika instituudi vanemlektor ja labori katsealaekspert Mart Saarna, kes tegeleb igapäevaselt katsetuste ning ekspertiisidega, tõdeb, et metalle saab võrreldes muude materjalidega paremini taaskasutada, aga nendegi taaskasutuses esineb veel üksjagu raiskamist. Probleemid seonduvad sageli erinevate metalliliikide sorteerimise ja puhtusega, aga ka tooraine ülejääkidele otstarbeka kasutuse leidmisega. Samas toonitab Saarna, 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, kui ettevõte kontrollib omal algatusel enda materjalitarnijaid. Meie siis kontrollime seda toormaterjali ja vaatame, kas see vastab nõuetele. Teine suur valdkond tuleneb sellest, kui tekivad probleemid juba tootmises oleva materjaliga. 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 viib ise neid teste ja uuringuid läbi.“ Erinevatel tootjatel erinev lähenemine Probleem seisneb Saarna sõnul ka selles, et metallitootjaid on kõikjal üle maailma, kusjuures tehastel on oma toodangu testimiseks erinev võimekus. Või siis tehakse katseid suurema partii väikse osaga, hiljem aga tuleb välja, et testimata osa ei vasta mingitele nõuetele. Mängimisvõimalus on üsna suur, sest teraste standardid on antud üldjuhul võrdlemisi laiades piirides. Näiteks nõutav tõmbetugevus jääb vahemikku 430–530 MPa. Võib juhtuda, et üks terasetootja tarnib miinimumväärtuse lähedal olevat terast, teine aga maksimumilähedast. Kuigi mõlemad materjalid vastavad nõuetele, on neil erinev tehnoloogiline käitumine. „Meil on olnud juhtumeid, kus metalli painutamisega tegelev ettevõte on aastaid ilma ühegi probleemita ostnud kindlalt tarnijalt terast, aga kui millegipärast tuleb tarnijat vahetada, hakkab materjal painutamisel katki minema. Ja on tulnud välja, et ka uus materjal vastab standardinõuetele, see on lihtsalt toodetud mingi piirväärtuse lähedale,“ räägib Mart Saarna. „Paraku on sellisel juhul sisuliselt võimatu panna terasetootjat kahju eest vastutama. Oma viga, et enne täpsemalt ei kontrollinud. Sellepärast soovitan isegi sama tarnija käest materjali ostes lasta see aeg-ajalt laboris üle kontrollida. Eriti kehtib kontrollivajadus aga tarnijavahetuse korral.“ Samas möönab Saarna, et seadustest tulenev kohustus seda teha on  vaid mõne juhtumi korral, üldjuhul ettevõtjal sellist nõuet ei lasu, küll aga võib vastavaid uuringuid nõuda klient. Näiteks kui Eesti firma tahab müüa oma koppa või sahka Skandinaaviasse, siis sealne tellija saab nõuda, et materjal peab olema katsetatud, töötajad omama vastavat kutsetunnistust, keevisõmblused kontrollitud jmt. Samuti nõuavad teatud toodete eelnevat katsetamist ELi direktiivid. Väga objektiivse vastuse materjali omaduste kohta saab ettevõtja siis, kui kirjeldab võimalikult täpselt, millist toodangut materjalist toota tahetakse. Labor saab siis teha teste ja analüüse ning anda vajadusel hinnangu, kas materjal sobib või mitte ning millised võivad olla kaasnevad ohud. Katsetulemus võib olla kahjunõude alus 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 asendada metallid kõikjal plastide või hiljem ka süsinikkiuga peab Mart Saarna paljuski kas siis suhtekorralduseks või lihtlabaseks rohepesuks, sest armeeritud polümeere on metallidest veelgi keerulisem taaskasutada. Seda enam, et materjali kvaliteet väheneb iga taaskasutuse etapiga, mistõttu ei saa seda niikuinii lõputult ringluses hoida. Tegu on umbes samasuguse meelepettega, nagu CO2-e heitme mõõtmisel ja arvestamisel, kus tulemus sõltub suuresti sellest, millist metoodikat kasutada. Nii Kurissoo kui ka Saarna kinnitavad, et Eesti Standardimis- ja Akrediteerimiskeskuse akrediteeringu tõttu on laboril arvestatav sõnaõigus, mistõttu peavad materjalitarnijad labori väljastatud otsustega arvestama. Näiteks kui ettevõte on saanud Alžeeriast metallisaadetise, mis lastakse laboris ära testida, ning ilmneb, et saadetis ei vasta nõuetele, siis läheb vastav otsus piltlikult öeldes faksi teel Alžeeria tarnijale ning kahjunõude esitamisel võetakse see arvesse. „Meie labori tulemus on juriidilistehniliselt pädev, mis ongi see oluline lisandväärtus, mida ettevõtetele pakkuda saame,“ märgib Saarna. „Niisama katsetada võib paljudes kohtades, aga sellised tulemused pole juriidiliselt kehtivad.“ Katsetuste protsess TalTechi mehaanika ja metroloogia katselaboris käib nõnda, et ettevõte toob sinna näiteks äsja saabunud armatuur- või nurkraua partiist tüki materjali. Materjali vastavuse uurimisel tuleb viia läbi mehaanilised katsed ning ka metalli keemilise koostise analüüs. See on standardne tegevus, aga sõltuvalt terase kasutamise eesmärkidest võivad vajalikuks osutuda lisakatsed. Väga suur osa labori töödest on seotud keevisliideste kontrollimisega. Näiteks korraldatakse katseid, mida nõuavad toodete sertifitseerijad – laborikatsed on sertifikaatide saamise üks eeldusi. „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 materjali omadusi ja kvaliteeti mehaanilise katsetamise abil 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. 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 kordades kallimaks, näiteks juhul, kui on tarvis ehitada eraldi rakiseid.