Hiilikädenjäljet kuormakoneen kouran jatkokehityksessä

Abstract

Tässä työssä tarkasteltiin ympäristötietoista suunnittelua ja hiilikädenjälkeä tuotekehityksessä. Ympäristöystävällisempien suunnitteluvalintojen mahdollisuuksia käsiteltiin tarkemmin liikkuvien työkoneiden ja materiaalivalintojen näkökulmasta teräsrakenteiden osalta. Esimerkkitapauksena paneuduttiin kuormakoneen kouran suunnittelun päivittämiseen sekä jatkokehitykseen.

Liikkuvien työkoneiden ja nostolaitteiden, kuten kuormakoneen ja sen kouran osalta keskeisiksi kokonaispäästöihin vaikuttaviksi tekijöiksi nousivat painon optimointi sekä materiaalivalinnat. Hyödyntämällä ympäristöystävällisesti tuotettuja sekä kierrätettyjä ja kierrätettäviä materiaaleja, kuten fossiilivapaata terästä, voidaan pienentää tuotteen elinkaaren aikana raaka-aineisiin liittyvää hiilijalanjälkeä. Lisäksi kehittyneet materiaalit, kuten suurlujuusteräkset tuovat mahdollisuuksia vähentää materiaalin kulutusta sekä suunnitella kevyempiä laitteita. Liikkuvissa työkoneissa kevyempi kone johtaa pienempään polttoaineenkulutukseen ja toisaalta optimoimalla nostolaitteen massaa pystytään nostamaan suurempia kuormia tai toisaalta nostolaitteiston kapasiteetin tarve pienenee, mikäli nostettava nettokuorma pysyy samana.

Toteutettua kuormakoneen kouran olemassa olevan suunnittelun jatkokehitystä tarkasteltiin ennen kaikkea näiden suunnittelutavoitteiden näkökulmasta. Keskeisessä roolissa kehityskohteita arvioitaessa oli myös vaatimustenmukaisuuden kartoitus nykymarkkinan tarkastelun perusteella. Tämän myötä kouran suunnittelussa pystyttiin nimeämään useitakin kehitystarpeita ja -mahdollisuuksia. Varsinaisessa kehitystyössä kuitenkin paneuduttiin fossiilivapaan teräksen käyttöön sekä rakenteen massan optimointiin suurlujuusteräksiä käyttäen tavoitellen nimenomaan mahdollisimman ympäristöystävällistä ja kokonaisuudessaan vähäpäästöistä tuotetta.

Kourassa käytetyn teräksen vaihtaminen fossiilivapaaseen teräkseen ja materiaaliin liittyvien hiilidioksidipäästöjen eliminointi todettiin mahdolliseksi. Vaikka fossiilivapaa teräs onkin tavallista terästä kalliimpaa, saattaa sen käyttö silti olla edullista ottaen huomioon ympäristöystävällisyyteen nykypäivänä liittyvä markkinaetu.

Painon osalta kouran alkuperäisen suunnittelun todettiin markkinavertailun perusteella olevan jo hyvinkin kilpailukykyisellä tasolla. Lujuusanalyysien avulla toteutettu tarkastelu ainevahvuuksien pienentämiseksi suurlujuusteräksiä käyttämällä myös osoitti, ettei moniakaan kouran levyosia välttämättä ole mahdollista ohentaa tai ainakin saavutetut edut kouran massassa ovat pieniä. Vaikka suurlujuusterästen mahdollisuudet rakenteiden keventämiseksi etenkin staattisesti kuormitetuissa osissa ovat nykypäivänä merkittäviä, nousi tässä kouran tapauksessa huoleksi ennemminkin sen kestävyys, joka olisi tarpeellista todentaa ennen varsinaista painon optimointia.