PINNA Vaahtorainatut akustiikkapaneelit Hannakaisa Pekkala 2017
PINNA Vaahtorainatut akustiikkapaneelit Lahden ammattikorkeakoulu Muotoiluinstituutti Muotoilun koulutusohjelma Kalustemuotoilu Opinnäytetyö AMK 58 sivua Kevät 2017 Hannakaisa Pekkala
PINNA Lahden ammattikorkeakoulu Lahti University of Applied Sciences PINNA Vaahtorainatut akustiikkapaneelit Muotoiluinstituutti Institute of Design Foam-formed acousticpanels Muotoilun koulutusohjelma Degree Programme in Design Kalustemuotoilu Furniture Design Opinnäytetyö AMK Graduation project Tiivistelmä 58 sivua Kevät 2017 Hannakaisa Pekkala 58 pages Spring 2017 Hannakaisa Pekkala Abstract Opinnäytetyön lähtökohtana on uusi biomateriaali, A new biomaterial, foam-formed cellulose, is the star- vaahtorainattu selluloosa, ja sen käyttömahdollisuu- ting point of this graduation project. The thesis stu- det ja tuotantomenetelmä akustiikkapaneeleissa. Työn dies the benefits of production process and usage of pohjana toimivalla tutkimuksella ja tiedolla perus- the material in acoustic panels. The product consept is tellaan tuotekonsepti, joka on suunnattu julkitilojen based on the research work, and the result is directed akustiikan parantamiseen. to improve the acoustics of public spaces. Suunnittelua on ohjannut materiaalin lisäksi Important factors in the design process were tuotteen monipuolisten käyttöympäristöjen ja niiden also the different operational environments of the pro- vaatimusten kartoittaminen. Työ on saanut innoituk- duct and the identification of the requirements nee- sensa hyvän akustiikan merkityksestä hyvinvoinnille, ded. Inspiration for the subject came from the effect it sillä ihmiset viettävät yhä suuremman osan ajastaan has on well-being, since people spent more time insi- sisätiloissa. Myös muuttunut ja vapautunut julkitilojen de than ever before. The changing character of using käyttö ja hyödynnys esimerkiksi työskentelemiseen on Avainsanat Keywords public spaces for example as a working place increases vaikuttanut siihen, että toimivan akustiikan tarve on the need of good acoustics in many different environ- kasvanut merkittävästi erilaisissa ympäristöissä. selluloosa cellulose ments. Opinnäytetyön lopputulos tarjoaa äänenvaim- vaahtorainaus foam-forming The outcome of the thesis offers a new kind of mennukseen uudenlaisen, kotimaisen ja kestävän ke- luonnonkuidut natural fibres solution for sound absorption in terms of domestic ma- hityksen mukaisen vaihtoehdon. akustiikka acoustics terials and sustainable development. akustiikkapaneelit acousticpanels julkitilat public spaces
Sisällys 1. JOHDANTO 1.1 Aihe ja tausta 5 1.2 Tutkimusasetelma 6 2. NOMA-PROJEKTI 2.1 Projektin tausta 7 2.2 Yhteistyökumppanit 8 2.3 Toimeksianto ja roolit 9 3. VALMISTUSTEKNIIKKA 3.1 Vaahtorainattu massa 11 3.2 3D-tulostettu muotti 12 3.3 Valmistusprosessi 13 4. VAAHTORAINATTU SELLULOOSA 4.1 Materiaalit ja niiden ominaisuudet 15 4.2 Käyttökohteet ja soveltuvuus 18 5. JULKINEN TILA TOIMINTAYMPÄRISTÖNÄ 5.1 Nykytila ja käytetyt materiaalit 20 5.2 Keskeiset käsitteet 22 5.3 Haasteet ja ongelmat 24 5.4 Referenssit ja markkinakartoitus 25 6. TAVOITTEET JA RAJAUS 6.1 Tavoiteominaisuudet 28 6.2 Visuaaliset tavoitteet 28 6.4 Ympäristötavoitteet 30 6.5 Kustannustavoitteet 30 6.6 Rajaus 30 7. SUUNNITTELUPROSESSI 7.1 Julkiset tilat suunnittelukohteena 31 7.2 Rakenne ja mitoitus 32 7.3 Pintastruktuuri ja pintakäsittely 32 7.4 Kuviointi ja muoto 33 7.5 Konseptin valinta ja viimeistely 40 7.6 Asennus 41 8. LOPPUTULOS 8.1 Rakenne ja toiminta 43 8.2 Käyttötilanteet ja muunneltavuus 45 8.3 Jatkokehitys 50 9. ARVIOINTI 9.1 Tuote 51 9.2 Prosessi 52 9.3 Johtopäätökset 52 10. TUOTEKUVAT 53 LÄHTEET 55-56
1.1 AIHE JA TAUSTA 1. Johdanto Opinnäytetyön aiheena on uusi materiaali, vaahtorainattu selluloosa, ja sen soveltuvuus julkitilojen akustiikkapaneeleihin. Opinnäytetyö pohjautuu NoMa-projektiin, jossa tutkitaan ja kehitetään sovelluksia uusista biomateriaaleista. NoMa on lyhenne projektin englanninkielisestä nimestä: Novel structural materials with multi-scale fibre components, joka tarkoittaa suomeksi Uusia rakenteellisia monitasoisia kuitukomponentti materiaaleja. Olen ollut mukana NoMa-projektissa vuodesta 2015, ja opinnäytetyön tarkoituksena on syventää osaamistani aiheesta sekä suunnitella uusi versio akustiikkapaneeleista, joiden tuotekonsepti on ollut mukana projektissa alusta asti. Materiaalitutkimuksen lisäksi opinnäytetyö keskittyy vahvasti tuotteen käyttöympäristöjen eli julkitilojen tutkimukseen sekä akustiikkaan. Akustiikalla ja sisäilmanlaadulla on valtava merkitys hyvinvoinnillemme, ja se oli myös yksi syy, miksi lähdin tutkimaan aihetta. NoMa-projektissa olen päässyt osaksi materiaalitutkimusta ja kehitystä, joka on ollut hyvin kiehtovaa. Opinnäytetyön on tarkoitus yhdistää nämä tekijät kattavaksi kokonaisuudeksi, jossa uudesta materiaalista valmistetaan tuttu tuote innovatiivisella tavalla, modernia teknologiaa hyödyntäen. Lopputuloksen on tarkoitus luoda uutta liiketoimintaa ja raaka-aineiden jatkojalostusta, ja parantaa elinympäristömme viihtyisyyttä ja toimivuutta. Tarkoituksena on suunnitella äänenvaimmennukseen uudenlainen, kotimainen ja kestävän kehityksen mukainen vaihtoehto. 5 Johdanto
1.2 TUTKIMUSASETELMA Tutkimusasetelmana on perehtyä valmistustekniikkaan ja sitä kaut- Akustiikkatutkimuksen pohjana toimii alan suuryritysten ta uuteen materiaaliin ja sen ominaisuuksiin. Kerätyn tiedon perus- Parocin ja Ecophonin kattavat tietopankit sekä Ecophonin asiantun- teella suunnitellaan akustiikkapaneeli, joka hyödyntää kehitystyön tijan haastattelu. tuloksia parhaalla mahdollisella tavalla. Opinnäytetyössä on myös tutkittu kattavasti olemassa ole- Opinnäytetyö lähteenä on käytetty pitkälti VTT Oy:n teke- vaa akustiikkatuotteiden maailmaa ja pyritty löytämään materi- mää tutkimusta vaahtorainatusta selluloosasta ja sen valmistusta- aalin lisäksi myös uudenlaista muotokieltä, joka erottaisi tuotteen vasta. Suunnitteluprosessi ja tuote pohjautuu tähän tutkimusmate- markkinoilla olevista vaihtoehdoista. riaaliin, jonka tulokset ovat keskeinen osa tuotetta. Materiaalin lisäksi opinnäytetyö syventyy erityisesti tuotteen käyttöympäristöön eli julkitiloihin ja niiden akustisiin haasteisiin. Sitä kautta avataan akustiikan peruskäsitteet ja hyvän akustiikan merkitys ympäristössämme. Työssä pitää ottaa huomioon myös julkitiloja koskevat säädökset, jotka liittyvät niissä käytettäviin pin- 6 Johdanto Kuva 1 Hannakaisa Pekkala 2016 ta-materiaaleihin ja akustiikkaan.
2.1 PROJEKTIN TAUSTA NoMa-projekti on monialainen hanke, jossa Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy yhdessä Lahden ammattikorkeakoulun sekä yritysten kanssa kehittää uusia biokopohjaisia tuotteita. Tarkoituksena on keskittyä erityisesti vaahtorainaustekniikalla valmistettuihin selluloosakuitutuotteisiin ja biokomposiitteihin. Syksyllä 2015 käynnistyneessä projektissa yhdistetään nuorten suunnittelijoiden muotoiluosaamista VTT:n NoMa-projektin ensimmäisten kokeilujen tuloksia vuodelta 2016. tutkimus- sekä materiaalikehitysresursseihin. Tarkoituksena on luoda tuoteinnovaatioita, jotka synnyttäisivät uutta liiketoimintaa Suomeen. Selluloosan lisäksi projektissa pyritään hyödyntämään muitakin kotimaisia materiaaleja sekä teollisuuden sivuvirtoja. NoMa-projekti kuuluu Tekesin Green Growth-ohjelmaan. Sen sisältö on rakentunut mukana olevien yritysten tarpeiden pohjalta. Kaksivuotinen hanke päättyy marraskuussa 2017. Kokonaisbudjetti on noin 1,3 milj. euroa, ja merkittävimmät rahoittajat ovat Tekes ja VTT. (Bergqvist 2016) Lahden Ammattikorkeakoulun Muotoiluinstituutissa NoMa-hanke käynnistyi kurssina kalustemuotoilun kolmannen vuosikurssin opiskelijoille marraskuussa 2015 pohja- ja tutkimustyöllä. Aluksi kartoitettiin yrityksiä ja heidän tarpeitaan sekä käytettävissä olevia biomateriaaleja, joiden pohjalta opiskelijat saivat vapaasti alkaa ideoimaan. Tapaamisten ja esitysten jälkeen ideat muotoiltiin erilaisiksi konsepteiksi, joista osaa päätettiin jatkaa. Konseptien 2. NoMa-projekti Kuva 2 Hannakaisa Pekkala 2016 jatkokehitys tapahtui syventävinä opintoina, yhä yhteistyössä VTT:n tutkijoiden ja yritysten kanssa. 7 NoMa-projekti Kuva 1 Hannakaisa Pekkala 2016
2.2 YHTEISTYÖKUMPPANIT Kuvitus Hannakaisa Pekkala 2017 TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY on kansallisella statuksella toimiva tutkimus- ja teknologiayhtiö. Se tuottaa asiakkailleen ja julkiselle sektorille tutkimusta, tietoa ja asiantuntijapalveluita. VTT:n C.O. PANU ISOKANGAS OY on kuituhampun markkinoija ja myyjä, joka toimii yhteyshenkilönä ja materiaalin toimittajana asiakkaiden ja kuituhampun viljelijöiden välillä. tarkoituksena on kehittää uusia innovaatioita ja viedä tutkimustietoa la- 3D FORMTECH on 3D-tulostusta ja siihen liittyviä oheispalveluja tarjoava yritys, jonka toimitilat sijaitsevat Jyväskylässä. Materiaalina he käyttävät jauhemaista polyamidia, jonka sekaan voidaan sekoittaa lasia tai alumiinia. (3D Formtech 2017) boratoriotasolta käytäntöön. (VTT Oy 2017 a) METSÄ FIBRE OY on osa suomalaista metsäteollisuuskonserni Metsä Groupia. Metsä Fibre toimittaa havu- ja koivusellua teollisuuden raaka-aineeksi, josta yli puolet menee vientiin. Sellutuotannon sivuvirroista yritys valmistaa muita biotuotteita, mm. biokemikaaleja ja -energiaa. Suomessa Metsä Fibrellä on yhteensä neljä biotuotteita valmistavaa tehdasta. Tällä hetkellä yritys on tehnyt Suomen metsäteollisuushistorian suurimman investoinnin Äänekoskelle, jonne rakentuu uuden sukupolven biotuotetehdas. (Metsä Fibre Oy 2017) BRAINWOOD OY on sisustus- ja akustiikkapaneeleihin sekä pintamateriaaleihin erikoistunut yritys. Yritys toimii tuotteiden myyjänä, maahantuojana sekä valmistajana. Useiden eurooppalaisten merkkien lisäksi Brainwood Oy edustaa ja valmistaa myös kotimaisia Avanti Print-paneeleita. Yrityksen edustamassa valikoimassa yhdistyvät edistyksellinen teknologia, korkea laatu ja vahva design. (Brainwood Oy 2017) 8 NoMa-projekti
Kuva 3. http://www.pulpapernews.com 2.3 TOIMEKSIANTO JA ROOLIT Toimeksiantona oli suunnitella akustiikkapaneeli, joka on valmistettu vaahtorainatusta selluloosa-hamppukuitumassasta. Lähtökohtana olivat kotimaiset ja ekologisesti kestävät materiaalit, joita hyödyntämällä saadaan helposti kierrätettäviä ja mahdollisimman päästöttömiä akustiikkapaneeleja. Paneelien lisäksi on tarkoitus kehittää valmistusmenetelmä, joka olisi sovellettavissa teolliseen tuotantoon mahdollisimman hyvin. Yhteistyökumppaneihin kuuluvat tutkimuskeskus VTT, akustiikkapaneeli yritys Brainwood Oy, 3D-printtausfirma 3D Formtech Oy sekä raaka-aineiden tuottajat C.O. Panu Isokangas Oy ja Metsä Fibre Oy. (Bergqvist 2016) NoMa-projektin puitteissa VTT:n rooli on tarjota tutkimusosaamistaan. He optimoivat materiaalin ominaisuuksia käyttötarkoitukseen, testaavat erilaisia valmistusmenetelmiä ja lopulta valmistavat myös esiteltävät prototyypit. VTT:n kautta on myös tarkoitus mitata paneelien akustiset ominaisuudet ja tehdä mahdolliset muutkin tarvittavat testaukset. Projekti toteutetaan tiiviissä yhteistyössä suunnittelijan kanssa, jolloin myös oppiminen ja ideoiminen on helpompaa ja vapaampaa. Vierailin tehtaalla jo edellisen projektin aikana keväällä 2016, ja sitä kautta olen saanut vahvan käsityksen materiaalista ja valmistusmenetelmästä, jotta jatkokehitys onnistuu parhaalla mahdollisella tavalla. Brainwood Oy toimii NoMa-projektissa myyjänä ja markkinoijana, joka on kiinnostunut ottamaan syntyviä tuotteita mahdollisesti mallistoonsa. Suunnittelutyössä on huomiotu Brainwoodin näkökulma ja asiakaskunta, joka painottuu arkkitehteihin ja suuriin julkitiloihin. Isot kokonaisuudet, kuten näyttävät aulatilat, ovat Brainwood Oy:n erikoisalaa. Tämän lisäksi yritys palvelee myös yksityisiä kohteita, mutta näitä tiloja on huomattavasti vähemmän. 3D Formtechin tehtävä projektissa on 3D-tulostaa muotti valmistusta varten. 3D-tulostus mahdollistaa tehokkaan ja edullisen muotin tekemisen. Tavoitteena on, että muotit voitaisiin tulostaa kierrätetystä muovista tai biokomposiitista. Tulostuksen etuna on, että muotti voidaan optimoida muotonsa ja rakenteensa puolesta sopimaan parhaimmalla mahdollisella tavalla vaahtorainaustekniikalle ja haastaville materiaaleille. Lisäksi 3D-printtaus antaa lähes rajattomat mahdollisuudet muotokielelle. Materiaalin osalta C.O. Panu Isokangas Oy toimittaa akustiikkapaneeleihin tulevan kuituhampun. Kuituhamppu muodostuu päistäreistä, jotka saadaan kasvin varren puumaisesta keskiosasta. (Niemi 2016) Metsä Fibre Oy toimittaa paneeleihin käytettävän havuselluloosan ja paneelien sidosaineena käytettävän mäntyligniinin. 9 NoMa-projekti
Kasvattajat ja viljelijät Kuituhamppu Kaavio a. Kiertotalous Kuvitus Hannakaisa Pekkala 2017 Selluloosa & ligniini RAAKA-AINEET C.O. Panu Isokangas Metsä Fibre Oy MYYJÄ & MARKKINOIJA Brainwood Oy SUUNNITTELU LAMK PANEELEIDEN VALMISTAJA Käyttökohteet: julkitilat Tutkimus ja kehitys Uutta liiketoimintaa ASIAKKAAT VALMISTUSTEKNIIKKA VTT Oy 3D-printattu muotti alihankintana Arkkitehdit Sisustusarkkitehdit Kuluttajat KIERRÄTYS Päätyminen takaisin luontoon esimerkiksi multana tai lannoitteena pellolle. MUOTTI 3D Formtech 10 NoMa-projekti
Kuva 4 Hannakaisa Pekkala 2016 3.1 VAAHTORAINATTU MASSA 3. Valmistustekniikka Vaahtorainauksessa tarkoitus on vaahdottaa havusel- Lisäämällä eri aineita selluloosavaahtoon voidaan luloosa veden kanssa niin, että seokseen muodostuu vaikuttaa sen ominaisuuksiin. Akustiikkapaneeleissa mu- ilmakuplia. Vaahto syntyy, kun kuituja, vettä ja vaah- kaan sekoitetaan kuituhamppua päistäreineen, lujuutta ja dotusainetta sekoitetaan mekaanisesti isossa astiassa. sitovuutta parantavia aineita kuten ligniiniä ja alginaat- Vaahdotusapuaineena massassa käytettiin pieniä määriä tia. Myös tekstiiliväri voidaan lisätä suoraan massaan PVA- ja SDS-liimoja. Tyypillinen ilmapitoisuus valmiissa niin, että se värjäytyy läpikotaisin. selluloosavaahdossa on 50-70%. Sellukuidut tarttuvat il- Massaa sekoitetaan niin kauan, että saadaan he- makupliin, jotka pitävät kuituja erillään ja toisiinsa näh- terogeeninen kuituseos, jossa kiinteä aine on sekoittunut den lähes liikkumattomina. Tässä vaiheessa massa on nesteeseen tasaisesti. Lisäaineet on hyvä lisätä siinä vai- hyvin märkää, ja siihen on sitoutunut hyvin paljon nes- heessa, kun massa on melkein valmista vaahtoa, mutta tettä. (Pöhler 2015 a) aineet sekoittuvat vielä tehokkaasti joukkoon. Tässä vaiheessa vaahto on paksuhkoa, mutta juoksevaa. Rakenteen kuivuessa ilmakuplat muodostavat aukkoja kuitujen sisälle. Näin syntyy tavoiteltu huokoi- 11 Valmistustekniikka nen rakenne.
3.2 3D-TULOSTETTU MUOTTI Lääketieteessä 3D-tulostusta käytetään erityisesti proteesien valmistukseen. Muotimaailmassa suunnittelija Iris von Herpen on ollut edelläkävijä 3D-tulostuksen käytössä, joka mahdollistaa uudenlaisen orgaanisen muotokielen. Valmistusprosessi lähtee liikkeelle muotista. Suunnitellun kuvion pohjalta 3D-mallinnetaan muotti. Tämä tiedosto viedään muotoon, jota 3D-tulostin lukee. Sitten muotti tulostetaan. Käytännössä 3D-tulostaminen on sitä, että tulostin valmistaa fyysisiä kappaleita digitaalisista malleista. Yleisin tulostusmateriaali on muovi, mutta nykyään eri materiaalin kirjo on laaja ja kasvaa kokoajan. Toimintaperiaate on kuitenkin aina sama. Tulostin suihkuttaa materiaalia ohuena nauhana haluttuun muotoon kerros kerrokselta. Eri materiaalit vaativat erilaisia toimintoja, esimerkiksi muovimateriaalin tulostin lämmittää ja sulattaa, jotta se pystyy suihkuttamaan sitä nauhamaisena. Ennen tulostusta ohjelma viipaloi mallinnuksen kaksiulot- Kuva 6 http://2020msl.com/blog/ Kuva 7 http://www.denadadesign.com teisiksi kerroksiksi, joita se sitten alkaa tulostaa yksi kerrallaan. Mitä ohuempia kerroksia tulostetaan, sitä parempi pinta on lopputuloksessa. Tämä tietysti vaikuttaa myös tulostusnopeuteen, joka hidastuu sen mukaan, mitä tarkempaa jälkeä halutaan. 3D-tulostus mahdollistaa kuitenkin erittäin nopean, tehokkaan ja tarkan keinon monien kappaleiden tekemiseksi. Esimerkiksi lääketieteessä 3D-tulostus on laajalti käytössä ja kehittyy merkittävästi koko ajan. (AIPworks 2017) Muotin toimivuuden testaaminen on ollut tärkeä osa valmistustekniikan kehitystä. Ensimmäinen kokeilu 3D-tulostetun muotin kanssa oli keväällä 2016 Jyväskylässä VTT:n tiloissa. Ensimmäisiin NoMa-projektin akustiikkapaneeleihin 3D-tulostettu muotti. Pinta on täynnä pieniä reikiä. Kuva 5 Hannakaisa Pekkala 2016 Kuva 8 http://blog.craftunique.com 12 Valmistustekniikka
3.3 VALMISTUSPROSESSI Kaavio b. Valmistusprosessi Kuvitus Hannakaisa Pekkala 2017 1. MÄRKÄ VAAHTORAINATTU MASSA KAADETAAN MUOTTIIN 2. YLIMÄÄRÄINEN VESI POISTETAAN 3. KAPPALE IRROTETAAN MUOTISTA 4. KAPPALE KUIVATAAN UUNISSA. Massa valuu itsestään, vesi pakenee muotin Veden poistuminen nopeutuu imemällä Kun massa alkaa olla halutun paksuinen, Koska kyseessä on puupohjainen tuote, rei istä. Kuidut ilmakuplineen pysähtyvät nestettä pois alipaineella muotin ylä- ja ala- kappale nostetaan pois astiasta ja irrote- lämpöä ei voi olla liikaa. Kuivaus tapahtuu muottiin. puolelta sekä kaksipuoleisen muotin puris- taan varovasti muotista. matalalla lämmöllä pitkän ajan kuluessa. tuksessa. Uuni on +80 ja kuivausaika 12h. Mitä huokoisempi kappale halutaan, sitä varovaisemmin ylimääräisen nesteen poisto pitää tehdä, ettei se aiheuta kuituverkon romahtamista. Irroituksen haasteena on oikea ajoitus - liian kostea massa hajoaa ja liian kuiva massa tarrautuu muottiin kiinni. 13 Valmistustekniikka
1. MUOTTIKOKEILU 2. MUOTTIKOKEILU Kuva 9. Hannakaisa Pekkala 2016 Ensimmäisen muotin sisäpuoli, johon massa valettiin. Massan ympärille jäi 15 mm korkeat reunat, ja paneeleista tehtiin sen paksuisia. Yksiosainen neliö Muottiin tehdyt reiät olivat Koko: 340 mm x 340 mm mallintaessa ja printatessa Reunat 15 mm halkaisijaltaan 0.8mm. Kokeilussa rei itys osoittautui Paksuus 1mm Yli 1000 reikää tiheästi kuitenkin liian pieneksi, sillä massan hamppupäistäreet tukkivat ne ja ylimääräisen veden valuminen muotin läpi oli erittäin hidasta. Kokeilun aikana reikiä porattiin käsin isommaksi, jotta Uusi muotti on suunniteltu Kaksiosainen puolipallo kaksipuoleiseksi, jolloin Koko: 100 mm x 100 mm vesi pääsee poistumaan Paksuus 1mm sekä ylä- että alakautta. Siinä 1.2 mm reiät oli myös isompi rei itys. Tiheä rei itys Kaksipuoleisuus tarkoittaa sitä, että vaahtorainattu massa puristetaan kahden muotin väliin. Tällöin päästään hyödyntämään sekä imu- että puristusvoi- Muotin toisessa osassa on kuvassa näkyvä tukirakenne, joka painautuu kappaleen sisäpuolelle. Muotin päällimmäinen osa on rei itetty puolipallo. Kuva 11. Jani Lehmonen 2017 ne toimisivat paremmin. maa. Ylimääräinen vesi imetään alipaineella molem- Tekeminen oli silti hyvin hidasta, ja yhden pa- piin suuntiin, ja muottien väliin jäävä massa puristuu neelin ylimääräisen veden poistoon meni melkein 2 tiiviimmäksi ja syntyy uusia vahvoja kuitusidoksia. Kuva 10. Hannakaisa Pekkala 2016 Muotin toiselta puolelta voidaan nähdä kuvio sellaisena kuin se valmiissa paneeleissa toistuu. Pintaan tuli orgaanisia uria, jotka rikkovat ääniaaltojen kulkua. tuntia. Ilman muottia tasaisia levyjä valmistettaessa oltiin saavutettu jopa vain 15 min. valuma-aika, joten ero oli huomattava ja tuotannollisesti huono. Ensimmäinen kokeilu vahvisti sen, että yllättävät tekijät vaikuttavat lopputulokseen, eikä hyvin suunniteltu tekniikka toiminutkaan käytännössä niin kuin oletettiin. Tämän takia oli tärkeää päästä yrittämään uudelleen ja kehittämään erilaista muottia. Testi onnistui hyvin, ja kappaleesta tuli erittäin onnistunut. Isompien reikien kautta ylimääräinen vesi pääsi poistumaan paremmin. Kun vedenvalumista voidaan lisätä ja parantaa näin paljon, se säästää valmistuksessa kuluvaa aikaa merkittävästi. Tällöin valmistusnopeus kasvaa ja tuotannosta saadaan tehokkaampaa. Valmis muottien väliin jäänyt testikappale. Ulkopuoli on ehjä puolipallo, ja sisäpuolella on ylemmässä kuvassa näkyvä tukirakenne. Tekstuuri jää hyvin näkyviin. Kuva 12. Jani Lehmonen 2017 14 Valmistustekniikka
Kuva 14 Hannakaisa Pekkala 2016 4.1 MATERIAALIT JA NIIDEN OMINAISUUDET Huokoiset materiaalit ovat suosittuja akustiikkaelementeissä niiden äänenvaimennuskyvyn takia. Ominaisuus riippuu materiaalin huokoisuudesta, virranvastuksesta ja pinnanmuodoista. Markkinoilla ei tällä hetkellä kuitenkaan ole juuri lainkaan akustiikkatuotteita, joissa selluloosakuidut olisivat raaka-aineena. Syynä tähän on valmistusprosessin puute, jolla voitaisiin tuottaa selluloosasta huokoisia kappaleita. Vaahtorainaus prosessi soveltuu kuitenkin erinomaisesti akustoivien Kuva 13 Hannakaisa Pekkala 2016 paneelien valmistukseen. 15 Materiaalit 4. Vaahtorainattu selluloosa
VAAHTORAINATTU SELLULOOSA Selluloosa suurin markkinaetu on, että se on uusiutuva raaka-aine sekä myös helposti kierrätettävä. Materiaalisekoituksesta riippuen vaahtorainatut paneelit voisi esimerkiksi kompostoida, kun niiden käyttö on tullut tiensä päähän. Selluloosan luontainen ominaisvirtausvastus on hyvä. Vaahtorainatun selluloosan iskunkestävyys, eli joustavuus ja palautuminen, korreloi sen tiheyden mukaan. Ominaisuus on muokattavissa sen mukaan, puristetaanko paneeli tiiviiksi ja kovaksi vai jätetäänkö se paksummaksi ja huokoisemmaksi. Kuva 16 Hannakaisa Pekkala 2016 KUITUHAMPPU Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että materiaali vastustaa sen läpi virtaavaa ääniaaltoa, mikä tekee siitä ääntävaimentavan. Vaahtorainattu selluloosa on hyvin kevyttä siinä olevien ilma-aukkojen ansiosta. Tämä säästää infastruktuurin, kuten kuljetuksen ja pakkauksen kuluja, sekä helpottaa akustiikkapaneelien asentamista. Selluloosa on hydrofiilinen eli kosteutta sitova. Tämä vaikuttaa siihen, että paneelin kosteudenkestoa on parannettava, ettei se elä liikaa kiinnitystä ajatellen. Erilaisissa tiloissa kosteuden määrä voi vaihdella hyvinkin paljon ihmisten määrästä ja ilmastosta johtuen. Kosteuden sitovuudessa on myös positiivinen puoli, sillä tasaamalla sisäilman kosteusvaihteluja selluloosa parantaa sisäilmanlaatua. (Pöhler 2016 b) Kuituhampulla on monia viljelyetuja erityisesti Suomessa. Suurin ympäristöetu on, miten tehokas hiilinielu kuituhamppu on. Se sitoo itseensä 2-3 kertaa enemmän hiilidioksidia verrattuna muihin kasveihin. Kuituhamppu kasvaa nopeasti, ja tuottaa lyhyelläkin kasvukaudella paljon biomassaa. Se ei vaadi torjunta-aineita, ja on erinomainen vuoroviljely- ja maanparannuskasvi. Sitä voidaan esimerkiksi viljellä muiden lajien jälkeen, jolloin yksi pelto Taulukko 1 Pöhler 2015 Taulukko 1. Kaupallisten akustiikkalevyjen sekä vastaavanpaksuisten vaahtorainattujen havusellulevyjen neliöpainon, tiheyden ja ominaisvirtausvastuksen vertailua. Valmiin vaahtorainauslevyn pinnassa erottuvat tummemmat hamppukuidut. Kuva 15 Hannakaisa Pekkala 2016 tuottaa kaksi satoa vuodessa. Suomalainen kuituhamppu liotetaan talvella epäpuhtauksien poistamiseksi, mikä tekee siitä muualta tullutta hamppukuitua ympäristöystävällisemmän. Muualla sitä joudutaan käsittelemään kemiallisesti epäpuhtauksien poistamiseksi. (HempRefine Oy 2017 a & b) 16 Materiaalit
Selluloosan värjäystestit 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1. Luonnollinen ja värjäämätön selluloosalevyn väri 2. Valkoista tekstiiliväriä lisättynä 3.-6. Mustaa lisättynä asteittain harmaa-skaalan saavuttamiseksi Kuvat 17.-22. Hannakaisa Pekkala 2016 VÄRJÄYS SIDOS- JA LISÄAINEET Luonnonkuidut värjäytyvät erinomaisesti esimerkiksi niille tarkoitetuilla tekstiiliväreillä, joita käytetään teollisuudessa. Ligniini on puukuitujen sidosaine. Sitä syntyy puuteollisuuden sivuvirtana selluloosan jalostuksessa. Myös paneeleissa ligniinihienoaine toimii selluloosa- SDS ja PVA ovat liimoja, jotka toimivat vaahtorainauksessa massan vaahdotusaineina. (Torvinen, 2017) PALONESTOAINE Palonestoaine voidaan lisätä joko valmistusvaiheessa tai pintakäsittelynä. Se on pakollinen tuotetta kaupallistaettessa, erityisesti suunnattessa tuote julkitiloihin. (Pöhler, 2016 a) ja hamppukuitujen sidosaineena. Alginaatti on levästä saatava kumimainen yhdiste. Alginaatti sitoo ja kuivattaa kosteutta massasta, ja sitä käytetään esimerkiksi tekstiilin ja paperin valmistuksessa. Kuva 23. Hannakaisa Pekkala 2016 Ligniinihienoaineen väri on kellertävä Kuva 24. Hannakaisa Pekkala 2016 Läpinäkyvää SDS:sää muoviastiassa 17 Materiaalit
4.2 KÄYTTÖKOHTEET JA SOVELTUVUUS Vaahtorainaus-teknologian ja kuituvaahtojen pilottihanke alkoi ensimmäisillä sovelluksilla VTT:llä jo vuonna 2013. Metsä Board aloitti ensimmäisenä maailmassa vuonna 2015 vaahtorainauksen testauksen kartongintuotannossa. (Metsä Board 2015) Muuten vaahtorainaustekniikkaa hyödynnetään tällä hetkellä teollisessa mittakaavassa vain erityiskuitukankaiden valmistuksessa. (VTT Oy 2017 b) Nyt vuonna 2017 VTT on käynnistämässä uutta pilottia, joka keskittyy selluloosan vaahtorainaukseen. Vaahtorainattu selluloosa on uusi materiaali, ja tällä hetkellä siitä tehtyjä tuotteita ei löydy markkinoilta. Materiaalissa nähdään kuitenkin paljon potentiaalia ja siitä Selluloosan luontaiset ominaisuudet yhdessä huokoisen rakenteen kanssa tekevät vaahtorainatusta selluloosasta materiaalin, jolla on erinomainen äänenabsorptiokyky. Siksi se soveltuu erittäin hyvin akustisten elementtien valmistukseen. Äänenvaimennus kyvyn lisäksi materiaalilla on monia muitakin merkittäviä kilpailuetuja akustiikkamarkinnoilla, kuten ympäristöystävällisyys sekä kotimaisuus. Näiden lisäksi tärkein tekijä on kuitenkin se, että vaahtorainatulla selluloosalla voidaan korvata materiaaleja, joiden valmistamisella on merkittävä ympäristökuormitus. (VTT 2017 c) Yhdessä nämä ominaisuudet tukevat materiaalin soveltuvuutta ja tarkoituk- HELPPO ASENTAA on kehitteillä paljon uusia sovelluksia. Materiaalin käyttöä senmukaisuutta akustiikkapaneelien valmistuksessa. SÄÄSTÄÄ KULJETUS- akustisten elementtien lisäksi kokeillaan parhaillaan myös HUOKOINEN RAKENNE KEVYT JA PAKKAUSKULUJA esimerkiksi pakkausmateriaaleihin. Tämän projektin tarkoituksena on kehittää teollisuuten sopivaa tuotantomenetelmää sekä tehdä materiaali- ja tuotekehitystä niin, että valmistus olisi mahdollista aloittaa tulevaisuudessa sopivan valmistajan löydyttyä. LUONTAINEN ILMAVIRTAUKSEN VASTUSTUS KYKY ERINOMAINEN ÄÄNENVAIMENNIN KAIKKI RAAKA-AINEET UUSIUTUVA LUONNONVARA YMPÄRISTÖ- YSTÄVÄLLINEN KIERRÄTETTÄVÄ, KOMPOSTOITAVA MYRKYTÖN KOTIMAISIA LUONNONKUITU- KOTIMAINEN SEKOITUS SIVUVIRTOJEN HYÖDYNNYS Kaavio c. Materiaalin edut Hannakaisa Pekkala 2017 18 Materiaalit
Kaavio 2. Kaupallisen akustisen polyesterikuitutuotteen äänenabsorptiokertoimen vertailu vaahtorainattuun havusellukuitupaneeliin. Materiaalien paksuus oli 40 mm. VTT on testannut ja mitannut vaahtorainatun selluloosan ominaisuuksia vertaillakseen niitä markkinoilla oleviin tuotteisiin. Mittaukset vahvistivat oletukset siitä, että materiaali on kilpailukykyinen verrattuna tällä hetkellä käytössä oleviin materiaaleihin, kuten lasivillaan ja polyesterikuituun. Havusellukuidusta valmistettu kappale oli kevyempänäkin materiaalina äänenabsorptiokyvyltään samalla tasolla kuin mineraalivillasta, kuten lasivillasta, valmistettu kaupallinen tuote. (Pöh- Kaavio 2 Pöhler 2015 ler 2015 a) Luonnonkuiduista valmistetuilla äänenvaimennusmateriaaleilla voidaan saavuttaa jopa 40 %:n materiaalisäästö verrattuna mineraalivilloihin. Kaavio 1. Kaupallisen akustisen lasikuitutuotteen äänenabsorptiokertoimen vertailu vaahtorainattuun havusellukuitupaneeliin. Materiaalipaksuus 30mm. Kaavio 1 Pöhler 2015 Materiaalin säästämisen lisäksi tuotteen keventäminen pienentää sen ekologista jalanjälkeä sen elinkaaren jokaisessa vaiheessa, ja on merkittävä markkinaetu. (VTT 2017 d) Luonnonkuiduilla on myös hyvin alhainen myrkyllisyys verrattuna moniin synteettisiin materiaaleihin. Tämä tekee niistä myös erittäin hyvän valinnan sisä- ja julkitiloihin, kuten toimistoihin, joissa ihmiset viettävät paljon aikaa. (Pöhler 2016 b) Kuva 25 http://www.kruunuradio.fi/ Suomalaisen Soften-yrityksen akustiikkapaneelit valmistetaan polyesterihuovasta ja -kuidusta. 19 Materiaalit
5.1 NYKYTILA JA KÄYTETYT MATERIAALIT 5. Julkinen tila toimintaympäristönä Julkitiloilla tarkoitetaan tiloja, jotka eivät ole kenenkään henkilön yksityisessä käytössä. Ne ovat yleensä suuren ihmisjoukon käyttämiä ja usein vapaasti vierailtavissa. Muun muassa erilaiset virastot, kirjastot, koulut, hotellit ja ravintolat kuuluvat kaikki julkitiloihin. Koska kirjo on laaja, myös tarpeet ja käyttäjät ovat monenlaisia. Yhteistä näille tiloille on kuitenkin se, että niissä asioidaan, sosiaalisoidutaan, viihdytään ja yhä useammin tehdään myös töitä. Julkisten tilojen on sovelluttava monipuolisesti eri käyttötarkoituksiin hyödyttääkseen kaikkia käyttäjiä. Julkisten tilojen käyttö on monimuotoistunut erityisesti työn muuttuneen luonteen takia: yhä useampi tekee töitä ajasta ja paikasta riippumatta. Erilaiset kohtaamiset korostuvat yleensä julkisissa ja avoimissa tiloissa - siksi hyvä akustiikka on tärkeä osa niiden toimivuutta. (Martela 2017) Kuva 27 https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ Kuva 26 https://www.instagram.com/p/baixwxwgsd9/ 20 Toimintaympäristö
Perinteisen huonejaottelun sijaan lähes kaikissa julkitiloissa pyritään tällä hetkellä avaruuteen ja ilmavuuteen. Jo pitkään vallitsevana trendinä on ollut korkeat ja avoimet, kaikille yhteiset tilat, niin toimistoissa kuin myös opetustiloissakin. Niissä äänen kulku jatkuu erityisen pitkään, sillä pysäyttäviä seiniä ei ole. Kovat materiaalit, kuten lasi ja betoni, jotka ovat jo Suomessa rakennusten äänieristyksen vähimmäistasot on määritelty laissa hyvin tarkasti, mutta äänenvaimennus on vapaampaa. Rakennuksissa pyritään eristämään mm. ulkoa kuuluvan liikenteen, ilmastoinnin ja askelten äänet. Julkisissa tiloissa tavoitteena onkin usein äänieristyksen lisäksi äänenvaimennus, jolla parannetaan tilan akustiikkaa. pitkään olleet pinnalla materiaalivalinnoissa, heijastavat ääntä voimakkaasti. Esimerkiksi kokoustilat rakennetaan hyvin usein suuremman tilan sisälle erillisenä huoneena, jossa jopa kolme neljästä seinästä saattaa olla lasia. Vaimentavan pinnan määrä jää silloin hyvin vähäiseksi, joten sitä tarvitsee lisätä muilla elementeillä. Useimmissa julkisissa tiloissa hyvän työskentelyrauhan lisäksi tarvitaan erityisesti toimivaa akustiikkaa esimerkiksi yksityisiä puheluita ja keskusteluja varten. Turun kaupunginkirjasto on moderni julkitila, joka on saanut paljon kiitosta käyttäjiltään. JULKITILOJA KOSKEVAT STANDARDIT JA SÄÄDÖKSET Julkitilojen akustiikkaa käsittelee RT 07-10881 Huoneakustiikka. Siinä määritellään millaista akustiikkaa julkisissa tiloissa tavoitellaan ja miten akustiikkaa voidaan parantaa. Esimerkiksi avotilatoimistoon suositellaan sijoitettavaksi ääntä absorvoivaa pinta-alaa yhtä paljon kuin tilan lattia pinta-ala on. Kuva 28 http://www.detail-online.com/ 21 Toimintaympäristö Kuva 29 http://www.archdaily.com/
5.2 KESKEISET KÄSITTEET Kaavio d. Äänen käyttäytyminen Kuvitus Hannakaisa Pekkala 2017 Ääniaaltojen heijastuminen pinnasta Osa ääniaalloista läpäisee pinnan MITÄ ÄÄNI ON? Ääni on ilman värähtelyä, liikkeestä tapahtuvaa ilman aaltoilua. Ääntä voidaan mitata sen aallonpituuden, taajuuden ja voimakkuuden mukaan. Ääni etenee aina väliainetta pitkin, ja aineen ominaisuudet vaikuttavat siitä syntyvään ääneen. Ääni käyttäytyy kolmella eri tavalla kohdatessaan pinnan. Osa ääniaalloista läpäisee pinnan, osa heijastuu siitä ja osa imeytyy eli absorboituu materiaaliin. Läpäisevän, heijastuvan ja absorboituvan äänen osuus riippuu äänen taajuudesta sekä siitä, millaiseen rakenteeseen ja materiaalin ääniaalto törmää. (Paroc 2017) KUULEMINEN Ihmisen kuuloalue on 0-120 desibeliä. Yli 120 db äänet ylittävät ihmisen kipukynnyksen. Normaali ihmisen kuulema taajuusalue on 20-20 000 hertsiä. Tämän alapuolelle jäävät äänitaajuudet ovat infraääniä ja yli 20 000 hertsin menevät ultraääniä. Puheäänen taajuus on noin 300-3000 hertsiä. Keskitaajuudet on standardoitu kansainvälisesti mittauksen helpottamiseksi. (Paroc 2017) Iän myötä sekä kuulo että kyky havaita korkeita taajuuksia heikkenevät. Perinnöllisten tekijöiden ja yleissairauksien lisäksi kuulon heikentymiseen vaikuttaa eniten altistuminen kovalle melutasolle, jolloin kuulo vahingoittuu. (Kuulohansa 2017) ÄÄNENMITTAUS MELU Äänen imeytyminen eli absorboituminen materiaaliin Desibeli (db) on äänenpainetta eli voimakkuutta kuvaava suure. Desibelin yksikkö on pascal (Pa). Koska äänen painealue on hyvin laaja, lineaarisen asteikon käyttö olisi hankalaa. Tämän takia äänenvoimakkuus mitataan suureena, jolloin se voidaan logaritmiasteikon avulla ilmoittaa helpommin ymmärrettävänä lukuna. Äänenpaineen logaritmi on kymmenkertainen. Eli äänenvoimakkuuden kymmenkertaistuessa se muuttuu desibeliasteikolla aina saman verran. Hertsi (Hz) kuvaa äänen taajuutta. Se kertoo ääniaaltojen värähtelyjen lukumäärän sekunnissa. Mitä enemmän ääni värähtelee, sitä korkeampi ääni syntyy. (Sibeliusakatemia 2009) Meluna pidetään ääntä, joka koetaan epämielyttäväksi ja häiritseväksi. Yleensä melu on sekoitus eri äänilähteistä tulevista äänistä. Suomen lainsäädännössä on erikseen melua koskevat pykälät, joilla pyritään edistämään terveyttä ja pitämään ympäristö viihtyisänä. Melua pidetään yhtenä päästömuotona. Se voidaan jaotella esiintymistilanteen mukaan asumismeluksi, työpaikkameluksi ja ympäristömeluksi, joka kattaa esimerkiksi liikenteen aiheuttamat äänet. (THL 2017) 22 Toimintaympäristö
AKUSTIIKKA JÄLKIKAIUNTA-AIKA Ääneneristys ja äänenvaimennus ovat kaksi eri termiä. Ääneneristyksessä tilassa syntyvien äänien kulku ulkopuolelle pyritään eristämään täysin. Äänenvaimennuksessa tilassa vallitsevaa akustiikkaa pyritään parantamaan erilaisilla elementeillä ja pintamateriaaleilla. Akustiikkasuunnittelu on tärkeässä roolissa jo tilan rakennus- ja suunnitteluvaiheessa. Suunnitelmalla tilan akustiset ominaisuudet voidaan parhaiten optimoida tarkoituksenmukaisiksi. Huoneakustiikka kuvaa äänen käyttäytymistä tilassa. Tällöin siis kuuntelija ja äänilähde ovat samassa huoneessa. Jos huoneen pinnat (seinä, katto ja lattia) eivät juuri lainkaan absorboi eli vaimenna ääntä, ääni kimpoilee pinnasta toiseen ja kestää kauan, ennen kuin se vaimenee kokonaan. Kuuntelijan on tällaisessa huoneessa vaikea saada selvää puhujan sanoista. Hän kuulee suoran äänen lisäksi pinnoista yhä uudelleen heijastuvat ääniaallot. Jos sen sijaan pinnat on päällystetty ääntä absorboivalla materiaalilla, heijastunut ääni vaimenee paljon nopeammin ja kuuntelija kuulee vain suoran äänen. Myös huoneen yleinen äänitaso alenee. (Paroc 2017) Jälkikaiunta-aika (T) on aika, jonka ääni kulkee tilassa äänilähteen sulkemisesta. Se lasketaan 60 db äänilähteestä. Käytännössä jälkikaiunta-aika tarkoittaa, kuinka kauan ääni tilassa kaikuu. Tavoiteltu jälkikaiunta-aika määräytyy tilan käyttötarkoituksen mukaan. Mitä vähemmän tilassa kaikuu, sen selkeämpää ja erotettavampaa puhe on. Se myös lisää viihtyvyyttä. Liika vaimennus voi aiheuttaa tilan tukkoisuutta ja äänenkorotusta, joten optimointi ja mittaus on tärkeää. (Ecophon 2017) Toimistoissa akustisia elementtejä- ja materiaaleja voidaan yhdistää mm. kalusteisiin. Erilaisia akustiikkapaneeleita on markkinoilla paljon. Tässä Ecophonin värikkäät lasivilla-paneelit aseteltuna seinälle taideteoksen lailla. Kuva 30 http://www.designcurial.com/ Kuva 31 https://www.dezeen.com/ 23 Toimintaympäristö
5.3 HAASTEET JA ONGELMAT Akustisten elementtien tarve ja käyttö on lisääntynyt merkittävästi viime vuosien aikana. Se johtuu paljolti siitä, että akustiikkaan on alettu kiinnittämään entistä enemmän huomiota. Tähän ovat vaikuttaneet vallitsevien arkkitehtuuritrendien lisäksi erityisesti kas- Akustiikalla on suuri vaikutus tilan viihtyisyyteen, mutta suhtautuminen erilaisiin ääniin on hyvin yksilöllistä. Ääni joka häiritsee toista pahasti, ei välttämättä vaikuta viereiseen henkilöön mitenkään. Kokemus muodostuu aina monesta tekijästä. (Peltonen Kaavio 3. Eri äänilähteiden voimakkuuksia Kaavio 3. Paroc 2017, tekijän mukaelma vanut tietoisuus akustiikan merkityksestä hyvinvoinnille. Ecophonin konseptikehittäjä Virpi Villa-Peltosen mukaan 2017) Melulla on kuitenkin tutkitusti vakavat terveyshaitat ihmi- Suihkukoneen nousu lähietäisyydeltä Äänenpaineen taso db keskivertoihminen viettää nykyaikana päivästään 90% sisätilois- selle. Se koettelee elimistöä nostamalla stressitasoa ja pitkäaikainen 140 sa. Evoluution kannalta katsottuna ihmisen korvat ja kuulo taas on altistuminen melulle voi aiheuttaa pysyviä muutoksia terveydessä. alunperin suunniteltu ulos, tarkkailemaan ja reagoimaan ympäris- Melu nostaa sydän- ja verisuonitautien riskiä, aiheuttaa unetto- Ihmisen kipukynnys 120 tön ääniin. Tämä johtaa siihen, että emme voi sulkea häiritseviä muutta sekä vaikuttaa erityisesti mielenterveyteen. Työtehoa melu Rock-yhtye ääniä pois tietoisuudestamme - ja äänillä on suuri vaikutus meihin jopa alitajuntaisesti. (Peltonen 2017) alentaa heikentemällä ihmisten keskittymiskykyä, lisäämällä levottomuutta sekä vaikeuttaen normaalia keskustelua. (THL 2017) Meluisa työpaikka 100 Julkitilojen suurimmat haasteet akustisesti johtuvat isoista ja avonaisista tiloista sekä materiaalivalinnoista. Erilaisilla materiaaleilla on erilaisia äänenvaimennusominaisuuksia. Äänenvaimennuskyky perustuu siihen, miten hyvin ilma, eli ääniaallot, läpäisevät Lapset ovat aikuisia herkempiä melulle. Lasten kuuloaistinelin ei ole vielä niin kehittynyt kuin aikuisella, joten tilanteissa, joissa aikuinen voi päätellä esimerkiksi sanoja, lapsi joutuu pinnistelemään huomattavasti enemmän ymmärtääkseen mistä on kyse. (Peltonen Katuliikenne Toimisto Keskustelu 80 60 materiaalin. Kovat materiaalit, kuten betoni, tiili ja lasi, heijastavat ääniaallot pinnasta toiseen. Tällöin kestää kauan, ennen kuin ääni 2017) Kirjasto 40 vaimenee kokonaan. Tällaisessa tilassa ääniaallot heijastuvat yhä Olohuone uudelleen ja aiheuttavat kaikumista, joka vaikeuttaa äänen kuule- Makuuhuone 20 mista selkeästi. Tätä kutsutaan jälkikaiunnaksi. Tilannetta pahen- Metsä taa lisäksi se, että ihmisillä on tapana korottaa ääntään akustiikan ollessa huono. 0 24 Toimintaympäristö
5.4 REFERENSSIT JA MARKKINAKARTOITUS Kuva 32 http://design-milk.com/ Kuva 35 http://www.hypebeast.com/ Kuva 33 http:/design-milk.com Kuva 34 https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ Kuva 36 http://www.innofusor.com Kuva 37 https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ 25 Toimintaympäristö
KOTIMAISET YRITYKSET KANSAINVÄLISET YRITYKSET Kuva 38 http://www.soften.fi/ Soften valmistaa polyesterikuidusta ja -huovasta akustiikkapaneeleita seinille sekä tilanjakajiksi. Lisäksi mallistoon kuuluu pientuotteita. Arprer on italialainen julkitilan kalusteita valmistava yritys, jonka tuotteissa yhdistyy elegantti design ja teknologia esimerkiksi valaistujen seinäpaneelien muodossa. Kuva 42 https://fi.pinterest.com/ Kuva 39 http://www.mood.fi/ Kuva 40 http://www.innofusor.com Konto valmistaa akustiikkapaneeleja suomalaisesta pintaturpeesta. He toimivat valmistajana usealle muulle yritykselle, ja heidän oma mallistonsa onkin pienehkö. Innofusor käyttää materiaalinaan Konton pintaturvepaneeleja. He korosvat tuotteidensa design-arvoa. Mallisto sisältää paneelien lisäksi mm. seinätekstiilejä, valaisimia ja verhoja. Isku on sekä julki- että kotitilojen kalustevalmistaja, jolla on valikoimissaan lähinnä tekstiilistä ja huovasta valmistettuja seinäelementtejä. Useimmat tuotteet ovat kerrosrakenteisia ja akustoivana sisämateriaalina on polyesterikuitu. Baux on ruotsalainen yritys, joka valmistaa akustiikkapaneeleita lastuvillasta ja sementistä. Tunnetaan värikkäistä ja geometrisista kuvioistaan sekä erinomaisesta markkinoinnista, joka on saanut paljon huomiota. Ecophon kuuluu Saint-Gobain yrityskonserniin, joka myy lasivillasta valmistettuja akustiikkaelementtejä oman asennusjärjestelmänsä kanssa. Erikoisalueena haastavat kohteet kuten sairaalat ja märkätilat. Valikoimaan kuuluu seinä- ja lattiapaneelien lisäksi monenlaisia akustiikkakattojärjestelmiä. Kuva 43 http://www.archiproducts.com/ Kuva 44 https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ Kuva 41 http://www.isku.com 26 Toimintaympäristö
Erilaiset akustiset ratkaisut Seinäpaneelit Tilanjakajat Kuva 45 http://www.iltalehti.fi/ Kuva 46 https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ Kuva 47 http//www.dezeen.com/ ovat tällä hetkellä kasvava Valaisimet trendi, ja markkinoille tulee Kalustepinnat jatkuvasti uusia tuotteita ja Kattopaneelit innovaatioita. Useat alan yri- tykset panostavatkin perinteisten paneelien lisäksi myös erikoisempiin tuotteisiin, ja mallistoilla pyritään tarjoamaan asiakkaille kokonaisvaltaista tuotemaailmaa. Jotkut akustiset elementit toimivat taideteoksen tai ryijyn tapaisena katseenvangitsijana seinillä. Tällaisia valmistetaan mm. tekstiileistä, sammaleesta ja jäkälästä. Erityisen suosittuja juuri nyt ovat vuoratut kalusteet, jotka pehmeillä pinnoilla absorboivat osan äänistä. Kuva 48 http://www.easterngraphics.com Kuva 49 https://fi.pinterest.com/ Kuva 50 https://fi.pinterest.com/ Samalla ne usein toimivat myös muistitauluina toimistoissa. Markkinoilla on myös yhä enemmän valaisimia, joiden Ruotsalaisen ZilenZion mallistoon kuuluu niin seinäpaneeleja, tilanjakajia kuin myös kalusteita ja niihin liitettäviä lisäosia. on tarkoitus vaimentaa keskustelun ääniä pöydän päältä valtavalla koolla ja huokoisella materiaalilla. 27 Toimintaympäristö
6.1 TAVOITEOMINAISUUDET 6.2 VISUAALISET TAVOITTEET 6. Tavoitteet ja rajaus Tavoitteena on suunnitella julkitiloihin sopiva ääntä vaimentava seinäpaneeli, joka sekä toiminnallisesti että esteettisesti toimii suurenakin pinta-alana. Tarkoituksena on luoda tuote, joka on ennen kaikkea akustisesti hyvä. Materiaalin luontainen äänenvaimennuskyky pyritään hyödyntämään mahdollisimman hyvin ja tehostamaan sitä entisestään muotoilulla. Paneelin visuaalisen suunnittelun lisäksi otetaan huomioon asennettavuus sekä julkitilojen vaatimat ominaisuudet, kuten puhdistettavuus, kulutuksenkestävyys sekä paloturvallisuus. Lopputuloksen olisi myös hyvä olla imuroitavissa tai pyyhittävissä lian poistamiseksi. Pinta on hyvä pitää luonnollisesti huokoisena, jotta ääniaallot läpäisevät sen, mutta paneeli tarvitsee mahdollisesti jonkinlaisen pinnoiteen ollakseen kestävämpi. Julkitiloihin sijoitettuna sen tulee kestää kevyttä kosketusta ja nojaamista, tai vaihtoehtoisesti muotokielen tai sommittelun on viestittävä siitä, ettei pintaan kosketa. Tuotteen tulee toimia taustana monenlaisissa tiloissa ja tapahtumissa, joten se ei saa olla liian hallitseva elementti, mutta sillä voidaan tuoda ilmettä tilaan. Sitä kautta tuote tuo lisäarvoa ympäristöönsä. Pintaan pitää suunnitella kuviointi, joka sekä tehostaa paneelien akustisia ominaisuuksia että on visuaalisesti mielenkiintoinen. Kuvion on oltava jatkettavissa joka suuntaan, ja muuntuvuutta voi saada asentamalla paneeleita eri päin. Näin voidaan luoda vaihtelevia ja erilaisia kuvioita yhdellä ja samalla paneelilla. Suunnittelussa otetaan huomioon materiaalin tuntu ja pintatekstuuri, joka tulee muotin rei ityksestä. Paneeliin olisi hyvä saada muodolla mahdollisimman paljon akustoivaa pinta-alaa. Muotokielessä huomioidaan myös muotin antamat mahdollisuudet, eli puristuksessa luotava kolmiulotteisuus. Muodolla voidaan saada paljon enemmän pinta-alaa saman kokoiseen kappaleeseen kuin pelkällä suoralla pinnalla. Kuva 51. Hannakaisa Pekkala 2017 28 Tavoitteet
29 Tavoitteet Kuva 57. https://fi.pinterest.com/ Kuva 61. https://fi.pinterest.com/ Kuva 56. https://fi.pinterest.com/ Kuva 54. https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/ Kuva 59. http://www.klemensschillinger.com/ Kuva 60. http://www.archdaily.com/ Kuva 53. https://fi.pinterest.com/ Kuva 58. https://fi.pinterest.com3 Kuva 52. https://h-o-r-n-g-r-y.tumblr.com/ Visuaalinen ilme ja värimaailma on maanläheinen ja kertoo siitä, että paneelit on tehty luonnollisista raaka-aineista. Muotokieli korostaa materiaalintuntua ja tekstuuria, ja materiaali saa näkyä paneelien pinnassa. Kuva 55. https://fi.pinterest.com/ Paneeleista pyritään suunnittelemaan rauhallinen ja tyylikäs, moderniin ympäristöön sopiva kokonaisuus, joka toisi jotain uutta jo nähdyn muotokielen tilalle. MOODBOARD
6.4 YMPÄRISTÖTAVOITTEET 6.5 KUSTANNUSTAVOITTEET 6.6 RAJAUS Tärkeimpänä lähtökohtana projektissa on sen materiaali, vaahtorainattu selluloosa. Sen suurin etu on kotimaisten raaka-aineiden hyödynnys, materiaalin ympäristötehokkuus sekä paneelien helppo kierrätys. Muotti voidaan tulostaa kierrätetystä muovista tai mahdollisesti jopa biokomposiitista. Tavoitteena on pitää paneelit mahdollisimman myrkyttöminä ja ympäristöystävällisinä, eikä lisätä niihin mitään ylimääräistä, joka hankaloittaisi kierrätystä. Kotimaiset raaka-aineiden käyttö ei aiheuta yhtä paljon kuluja kuin tuontimateriaalien käyttö, ja lisäksi se tukee suomalaista taloutta ja yrityksiä. Hamppukuidun käyttö on erittäin ekologinen vaihtoehto muille luonnonkuiduille ja erityisesti tekokuiduille. Paneelit hyödyntävät tällä hetkellä suoraan energian tuottoon meneviä sivuvirtoja, kuten ligniiniä, mikä jatkaa niiden kiertokulkua käytössä pidempään. Kustannustavoitteita lopullisessa valmistuksessa on vielä vaikea sanoa, sillä tuotantoa ei ole olemassa. Tuotantomenetelmää pyritään kuitenkin kehittämään mahdollisimman tehokkaaksi niin, että käytetyn energian määrä olisi hyvässä suhteessa tuotannon volyymiin. 3D-printtaus on edullisin ja nopein tapa muotin tekoon. Muotin tekeminen voi maksaa kymmenistä joihinkin satoihin euroihin 200-400 mm kokoluokassa. Perinteisen ruiskuvalumuotin tai metallisen muotin tekeminen maksaisi todennäköisesti tuhansia euroja. Kuviointi muotin avulla ei myöskään aiheuta ylimääräisiä ja erillisiä työvaiheita, kun kuvio tulee valmiiksi samalla kertaa, kun itse paneeli valmistuu. Materiaalien puolesta tuote on edullinen ja taloudellisesti kannattava. Se jalostaa raaka-aineita pidemmälle ja tuo niille lisäarvoa, ja luo siten kannattavempaa liiketoimintaa. Selluloosaa tuotetaan Suomessa paljon, ja suurin osa siitä menee vientiin sellaisenaan. Sen jatkojalostusta kotimaassa tarvitaan lisää. Uskon, että valmiin tuotteen jälleenmyynti hinta on kilpailukykyinen markkinoilla. Tarkoitus ei ole kuitenkaan tehdä mahdollisimman halpaa tuotetta, vaan kilpailla äänenvaimennusominaisuuksilla sekä muilla päätöksiä ohjaavilla arvoilla. Näitä arvoja ovat mm. ympäristöystävällisyys, kotimaisuus, myrkyttömyys sekä esteettisyys. Mitä? Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on suunnitella akustiikkapaneeli vaahtorainatusta selluloosasta. Opinnäytetyöni vie eteenpäin jo tekemääni työtä NoMa-projektin parissa. Miksi? Tarkoituksena on tuoda näkyväksi kaikki tehty tutkimus ja päästä mahdollisimman valmiiseen lopputulokseen. Konsepti on vahvasti materiaalilähtöinen ja perustuu sen soveltuvuuteen sekä markkinoiden kysyntään. Mihin? Akustiikkapaneeli on suunnattu julkisiin tiloihin ja erityisesti hyvää akustiikkaa vaatiiviin kohtaamistiloihin. Miten? Paneeleihin suunnitellaan kuviointi, jonka muoto tehostaa akustisia ominaisuuksia. Kuvio on jatkuva niin, että paneeleilla voidaan luoda toistuvaa ja yhtenäistä suurta pintaa. Lisäksi suunnitellaan kevyt ja yksinkertainen asennusjärjestelmä. Erilaisia vaihtoehtoja on hyvä olla, sillä kiinnitystapa riippuu paljon sijoituskohteesta ja siellä olevista materiaaleista sekä kokonaisuuden mitoista. Toteutuksen taso? Pyrkimyksenä on valmistaa lopulliset prototyypit yhteistyössä VTT:n kanssa heidän pilottihankeessaan. Paneeleille suunnitellaan yhtenevä värimaailma ja mietitään sopiva tuotenimi markkinoille. Lopputulos on esiteltävä tuotekokonaisuus. 30 Tavoitteet
7.1 JULKISET TILAT SUUNNITTELUKOHTEENA Suunnittelutyössä käyttökohde eli julkiset tilat huomioidaan suunnittelemalla tuote sopimaan mahdollisimman monenlaiseen käyttöympäristöön. Lisäksi pitää huomioida julkisten tilojen pintamateriaaleja koskevat säädökset sekä jo edellisissä kappaleissa tutkitut akustiset haasteet ja tarpeet. Julkisten tilojen sisäpuolella käytettävien pinta-materiaalien paloturvallisuus määräykset ovat erittäin tiukat. Julkisten tilojen sisäpuolisten pintarakenteiden paloturvallisuus on määritelty RT-kortistossa 08-11098: Sisusteiden paloturvallisuus, julkiset tilat. Määräykset poissulkevat automaattisesti pois orgaanisen materiaalin käytön esimerkiksi hoiva- ja kouluympäristöjen sisäseinissä. Yksityisissä tiloissa käyttöä ei ole rajoitettu. Julkisista tiloista soveltuvia käyttökohteita ovat ainakin työpaikat, majoitustilat ja alle 300 m2 kokoontumis- ja liiketilat. Kouluympäristöön Kaavio e. Käyttöympäristöt Hannakaisa Pekkala 2017 AKUSTIIKKAPANEELIT ÄÄNENVAIMMENNUSTA TARVITSEVAT TILAT 7. Suunnitteluprosessi konseptia voisi kuitenkin soveltaa muussa muodossa kuin seinäpintana, esimerkiksi akustoivina tilanjakajina, joita niissä usein tarvitaan. (Turunen 2013) KOULUT KIRJASTOT TARHAT KÄYTTÖYMPÄRISTÖNÄ JULKITILAT OPPIMISYMPÄRISTÖT TOIMISTOT AVOKONTTORIT TYÖHUONEET VIRASTOT TYÖPAIKAT YRITYKSET LIIKETILAT RAVINTOLAT MAJOITUSTILAT KOKOONTUMIS- TILAT LEIRIKESKUKSET VUOKRAMÖKIT YHDISTYSTEN JNE. MAJOITUSYKSIKÖT KAHVILAT HOTELLIT KAUPAT 31 Suunnitteluprosessi
7.2 RAKENNE JA MITOITUS Kaavio 5. Pinnan päällystämisen merkitys Kaavio 5 RT 07-10881, tekijän mukaelma Rakenne pyritään pitämään mahdollisimman yksinkertaisena niin, että paneeli tulee valmiiksi yhdessä valmistusprosessissa. Paneeli on rakenteeltaan samaa massaa eikä ole kerrosrakenteinen, sillä se toisi lisää työvaiheita ja vaikeuttaisi kierrätystä. Tämän takia sitä ei esimerkiksi verhoilla tai maalata myöhemmin. Materiaali saa näkyä paneelin pinnassa ja reunoissa, jotka voidaan siistiä leikkaamalla. Rakenteeseen vaikuttaa paljon valmistustek- Ensimmäisessä kokeiluissa keväällä 2016 paneeleista puristettiin hyvin tiivitä. Niiden paksuus oli vain 15 mm. Niin VTT:n kuin RT-kortiston tutkimukset akustiikasta osoittavat, että mitä paksumpi ja huokoisempi materiaali on, sitä paremmin se absorboi erityisesti matalia pitkän aallonpituuden ääniä. Tämän takia paneelit on nyt suunniteltu paksummiksi. Tehtyjen tutkimusten ja markkinoilla olevien tuotteiden perusteella hyvä paksuus kappaleille MAALAAMATON HUOKOINEN LEVY Noin 90 % äänistä absorboituu MAALATTU HUOKOINEN LEVY Noin 30 % äänistä absorboituu 7.3 PINTASTRUKTUURI JA PINTAKÄSITTELY niikka. Muotin ja sitä kautta paneelien koko on rajallinen, sillä yhteistyössä mukana olevan 3D Formtechin 3D-tulostimella voidaan tulostaa suurimmillaan 260 mm x 260 mm kokoisia kappaleita. on 30-40mm. Pintaan tulee näkyviin muotista syntyvä struktuuri. Kun massa puristetaan muottiin, paanelin pintaan jää kohoamat reikien kohdalle. Struktuuri on hyvin tiheää ja pientä. Esimerkkinä kuva testikappaleesta, liimaa materiaaliin vaahdotettaessa tai lopuksi pintakäsittelynä. (Pöhler, 2016 a) Puhdistettavuuden parantamiseksi paneelin pintaan voisi tulla soveltuva käsittely. Suojakal- Kaavio 4. Levypaksuuden merkitys akustiikassa Kaavio 4 RT 07-10881, tekijän mukaelma jonka tasaisessa pinnassa ja vaaleassa värissä stuktuuri näkyy hyvin. Pinta kohoaa kuitenkin vain noin voksi pintaan aiotaan kokeilla nanoselluloosaa. VTT on muissa projekteissa käyttänyt nanoselluloosaa PAKSU HUOKOINEN LEVY Matalat ja korkeat äänet absorboituvat millin verran reikien kohdalta, ja on erotettavissa selkeästi vain hyvin läheltä tarkasteltaessa. Struktuuri kertoo osittain siitä, miten tuote on tehty, eikä onnistuneesti pinnan sulkijana. (Torvinen, 2017) Väri lisätään jo sekoitusvaiheessa massaan, jolloin se tarttuu kuituihin läpikotaisin, eikä aiheu- OHUT HUOKOINEN LEVY ole visuaalisesti liian hallitseva. ta lisää työvaiheita myöhemmin. Korkeat äänet absorboituvat Paneelien pintakäsittelyssä on huomioitava, (lyhyt aallonpituus) ettei se tuki materiaalin huokoisuutta ja huononna Matalat äänet heijastuvat takaisin sen akustisia ominaisuuksia. Kosteudenkestoa voi- (pitkät aallonpituus) daan parantaa lisäämällä hydrofobi- ja märkäluja- Kuva 62. Jani Lehmonen 2017 32 Suunnitteluprosessi
Kuva 63. http://www.baux.se/ Geometriset perusmuodot ovat olleet pinnalla pitkään. Vasemmalla BAUX:in versio vinosta kuvioinnista. Kuva 64. Hannakaisa Pekkala 2015 Kuva 65. Hannakaisa Pekkala 2015 7.4 KUVIOINTI JA MUOTO Vuonna 2015 NoMa-projektin alussa tekemiäni mallinnuksia, jotka muistuttavat jo markkinoilla olevia tuotteita. Olen jo aiemmin NoMa-projektin aikana suunnitellut lla leikkimisestä, sillä käyttökohteissa halutaan useita kuvioita akustiikkapaneeleihin. Seuraavaksi useimmiten suurta ja yhtenäistä pintaa. Akustiikka- esittelen osan niistä sekä perustelut sille, miksi kuviot ratkaisut kohteiden sisäpintoihin valitsevat yleen- on hylätty suunnitteluprosessin aikana. sä arkkitehdit ja sisustusarkkitehdit. Nämä ovat siis Akustiikkapaneelien muotokielessä on ollut suunnittelun kohderyhmää, johon muotokielen tulisi nähtävillä jo pitkään kolme selkeää ja vahvaa trendiä: geometrisuus, orgaanisuus sekä yksinkertaisuus. Koska esimerkiksi erilaisia kolmion ja timantin muotoisia erityisesti iskeä. Yksityiset kuluttajat ovat ostovolyymiltaan marginaalissa. Seuraavaksi lähdinkin miettimään yksinker- Vino suoraviivainen kuviointi on yhtä aikaa klassinen mutta myös trendikäs. Tällaisia kuvioita on näkynyt paljon viime vuosina lähes kaikissa tuotteissa. paneeleita on markkinoilla valtavasti, päädyin hyvin pian hylkäämään sellaisen muotokielen. Myös julkitiloja ja yhteistyökumppanina olevaa Brainwoodia ajatellen päädyin luopumaan tästä yksittäisillä paneelei- taisempaa ja linjakkaampaa suuntaa kuvioille. Silloin suunnittelin orgaaniseksi vaihtoehdoksi Kaarnan, yksinkertaiseksi vaihtoehdoksi Viiman ja geometriseksi vaihtoehdoksi Vinon. Ideana olivat viistosti menevät sahalaidat. Kulmassa oleva kuvio antaa erilaiset mahdollisuudet kuvion jatkuvuudelle, ja siitä saadaan luotua hyvin erilaisia yhdistelmiä. Keväällä 2016 Innofusor lanseerasi kotimaan markkinoille lähes identtisen mallin, joten päätin luopua ideasta. Kuva 66. Hannakaisa Pekkala 2016 Kuva 67. Hannakaisa Pekkala 2016 33 Suunnitteluprosessi
Kuva 69. Hannakaisa Pekkala 2016 Kuva 71. Hannakaisa Pekkala 2016 Kuva 72. Hannakaisa Pekkala 2016 Kuva 73. Hannakaisa Pekkala 2016 Kuva 70. Hannakaisa Pekkala 2016 Kuvio mallinnettuna yksittäisinä paneeleina sekä isona pintana. Kuvio toistettuna valokuvasta. Lopulliset kappaleet, joiden tekeminen ei onnistunut suunnitelmien mukaisesti. Siksi valmiiden paneelien lukumäärä jäi pieneksi. Kaarnan kuviointi ja mitat. Kuva 68. Hannakaisa Pekkala 2016 Ensimmäisistä ideoista toteutettavaksi valikoitui Kaarna. Siinä oli 5 mm syvät urat, jotka kaartelivat orgaanisesti. Osa kuviosta oli jatkuvaa ja osa ei. Kuviota päädyttiin testaamaan, koska sen avulla oli helppo nähdä, miten lista päätöstä suunnitelmasta tehdään mahdollisimman realistinen mallikappale. Tässä prosessissa lopputuloksen epäonnistuminen johtui suurilta osin valmistusongelmista, mutta huo- 300 tiukat kulmat toistuvat materiaalissa ja kuinka selkeästi kuvio erottuu. Prosessi on hyvä esimerkki siitä, miten tietoko- masin myös, että kuviointi ei ollut niin toimiva kuin olin ajatellut. Lopputulos oli sekavan näköinen johtuen pintastruktuurista, epäsäännöllisestä kuviosta ja materiaa- 300 15 neella suunniteltu kappale voi todellisuudessa näyttää hyvin erilaiselta. Sen vuoksi on tärkeää, että ennen lopul- lin kirjavuudesta. 34 Suunnitteluprosessi
Kuva 74. Hannakaisa Pekkala 2016 Viima-paneeli suorilla porrastuksilla. Mielenkiintoa yksinkertaiseen kuvioon hain sijoittamalla kuviot eri etäisyydelle toisistaan. Lopputulos on kuitenkin aika tylsä eikä kuviota voida hirveästi variaatioida. Kuva 80. Hannakaisa Pekkala 2016 Kuva 79. Hannakaisa Pekkala 2016 Tiheämpi versio Vinosta. Tässä innostuin siitä, kuinka hienovarainenkin kuvio voi toimia. Kauempaa tiheä kuvio näyttää lähes yksiulotteiselta, mutta lähempää sen kolmiulotteinen muoto tulee esiin. Opinnäytetyössäni lähdin suunnittelemaan ku- Luonnostelun ja mallintamisen lisäksi olen viota kokonaan alusta. Tunsin, että ensimmäiset käyttänyt muodonetsinnässä yhtenä keinona plas- ideani olivat hyvin nähtyjä eivätkä tarjonneet uu- toliinia, josta olen käsin muovannut paneeleja eri denlaista vaihtoehtoa akustiseen tuotemaailmaan. kuvioinneilla. Plastoliini on ollut erittäin nopea Itselleni selkeytti ajatuksia, kun tutkin mikä edel- ja hyvä tekniikka muodon hahmottamiseen kol- lisissä suunnitelmissani sekä moodboardissani vie- miulotteisena. hätti minua. Kuva 75. Hannakaisa Pekkala 2016 Kuvat 76.-78. Hannakaisa Pekkala 2016 Paneelien kuvioinnissa yksi tärkeä tekijä on Uuden ideoinnin jälkeen hahmotin luon- valo, ja todellisuudessa sen vaikutus on paljon suu- noksissani neljä selkeää tyylisuuntaa, joiden mu- rempi kuin esimerkiksi tietokoneella mallintaes- kaan jaottelin ideat. Näitä ideoita lähdin pikaisesti sa. Valon avulla kuvio muuttuu eläväisemmäksi ja mallintamaan tietokoneella nähdäkseni, miten ne moniulotteisemmaksi. Sen takia on ollut hyvä pyö- toimivat kolmiulotteisesti. ritellä kappaleita käsissä ja nähdä valon vaikutus niihin luonnossa. 35 Suunnitteluprosessi
LUONNOSTEN TYYLISUUNNAT Luonnokset Hannakaisa Pekkala 2017 1. GRAAFISET PALAT Yksi paneeli näyttää muodostuvan monesta erillisestä palasta Paloissa on paksuuseroja 2. PALKIT Tiheä, orgaaninen muoto Kuvion paksuus vaihtelee Syvyyserot muodostavat äänitaskuja 2. KOLOT JA KOHOKUVIOT Kuvio syntyy pinnalla eri tiheydellä olevista pienistä koloista tai kohokuvioista Epäsymmetrinen kuviointi Kolot toimivat myös äänitaskuina 4. VIIVAMAINEN PINTAKUVIO Kuvio voisi olla vain osassa paneelia Kädenjälkimäinen, herkkä viivoitus Voidaan luoda sekä toistuvaa että epäsymmetristä kuviota 36 Suunnitteluprosessi
Erittäin nopeita mallinnuksia ideasta tehdä satunnaista kuviota paneelin pintaan. Osa kuviosta on kohokuviota ja osa on koloja. Kokeilin sekä erikokoisia ympyröitä että neliöitä sekä jopa romanttisia, kukkaa tai ristipistosta muistuttavia kuvioita. Kuvioinnit olivat kuitenkin sekavia eivätkä näyttäneet siltä, että ne toimisivat suurina pintoina. Kuva 81. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 82. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 83. Hannakaisa Pekkala 2017 Mallintamisen ja kokeilujen myötä luovuin kuitenkin sekä palaideasta, pintakuvioista sekä paneelin osittaisesta kuvioinnista. Niiden mukaisia tuotteita oli markkinoilla jo jonkin verran, eivätkä ne hyödyntäneet juurikaan muotin tarjoamia uusia muotomahdollisuuksia. Uudessa kuvioinnissa halusin löytää enemmän kolmiulotteisuutta muotoon. Tajusin, ettei paneeleissa niinkään tarvitse olla kuviota, vaan se voi tulla kappaleen Lopullisessa kuvioinnissa yhdistyykin joiltain osin jokaisen tyylisuunnan ideoita. Muotokieli lähentelee eniten toisena ollutta palkkimaista ajatusta, mutta tehdessäni kokeiluja plastoliinista ihastuin hieman punosmaisempaan lopputulokseen, joka syntyy siitä, että palkit ovat toisesta päästä ohuempia ja toisesta paksumpia. Halusin luoda muodolla syvyyseroja, jotka absorvoisivat ääntä paremmin ja toimisivat ääntä kaappaavina taskuina. muodosta. Halusin säilyttää paneelissa myös moodboardin mukaista visuaalista maailmaa. Huomasin, että pidin eniten tiheistä, hienovaraisista ja pehmeistä muodoista, joissa oli luonnollisuutta. Lopulta löysin muodon, jossa haluamani asiat yhdistyivät. Markkinoilla ei myöskään tällä hetkellä ole hirveästi tyylillisesti samanlaisia. Kuva 84. Hannakaisa Pekkala 2017 37 Suunnitteluprosessi
Kuva 85. Hannakaisa Pekkala 2017 Muoto löytyi lopulta käsin tekemällä. Kuvissa plastoliini-malli kuvattuna eri kulmista ja eri päin aseteltuna. Kuva 86. Hannakaisa Pekkala 2017 Malli on mittasuihteiltaan lähes 1:1. Se on mitoiltaan 240 mm x 220 mm, mikä lähentelee yhden paneelin kokoa. Kokoa on helppo kasvattaa lisäämällä pötköjä tai skaalaamalla kokonaisuutta. Kuva 87. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 88. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 89. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 90. Hannakaisa Pekkala 2017 38 Suunnitteluprosessi
Kuva 91. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 92. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 93. Hannakaisa Pekkala 2017 Saman idean pyöreä ja kulmikas versio. Mietin pitkään näiden kahden vaihtoehdon välillä. Plastoliinimallin jälkeen aloin mallintamaan kuviota pikaisesti koneella nähdäkseni, miten se toimii isona pintana ja millaisia yhdistelmiä yhdellä ja samalla kuviolla voidaan tehdä. Pidin siitä, että muodolla saa tehtyä sekä jatkuvaa, orgaanista kuviota mutta myös hyvin rytmikästä pintaa, kun paneeleita ei käännetä ja kohdisteta. Varmistuttuani idean toimivuudesta lähdin kokeilemaan erilaisia variaatioita. Kokeilin eri mittasuhteita, pyöristyksiä ja kulmikkuutta. 39 Suunnitteluprosessi
7.5 KONSEPTIN VALINTA JA VIIMEISTELY Kuva 95. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 96. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 97. Hannakaisa Pekkala 2017 Jatkuvaa punosmaista pintaa. saadaan luotua kuviot kohdistamalla. Kuvat havainnollistavat, kuinka paljon muotojen pyöreys muuttaa ja pehmentää paneelien ilmettä. Vasemmalla oleva kulmikas paneeli muodostaa hyvin voimakkaan pinnan, koska varjot korostavat sen muotoja. Kulmikas malli oli graafinen ja vahvailmeinen, mutta tässä mittakaavassa se ei toiminut. Valitsin pyöreän ja pehmeämmän muodon paneelille, koska se toimi pienessäkin mittakaavassa hyvin, ja sillä pystytään tekemään selkeitä ja toisistaan eroavia kuvioita. Valinnan jälkeen kokeilin vielä muutamia erilaisia pyörristyksiä muotoihin. Lopulta päädyin harventamaan kuviota niin, että kartiomuoto toistuu yhdessä paneelissa 8 kertaa. Lisäksi paneelin ylä- ja alapäässä on vielä samansuuntaiset kartion puolikkaat, jolloin kuvio jatkuu aina yhtenäisenä vähintään yhteen suuntaan. Paneelin sivuprofiilin jaotus- ja muotokokeiluja. Paneelien rajatun koon takia luovuin kulmikkaammasta mallista, sillä tiheänä siitä tuli hyvin aggressiivisen näköinen. Suuremmassa mittakaavassa se toimisi paremmin. Mittasin tekemästäni plastoliinimallista suuntaa antavat koot siitä, mikä paksuus muodoissa voisi näyttää hyvältä. Lopulliset mitat muodoille tulivat, kun jaoin muotin koon (250 mm) kartio-osioille. Kuvioinnin variaatio näin monella tavalla on mahdol- Kuva 98. Hannakaisa Pekkala 2017 Erilaisia kuviointivaihtoehtoja, jotka pyöreällä paneelilla voidaan tehdä. Ensimmäisessä paneelit on ladottu samoin päin vaakatasossa, jolloin kuvio jatkuu pystyriveissä. Toisessa kuvassa paneelit on käännetty pystyyn, jolloin jatkuva pinta muodostuu vaakatasoon. Paneeleilla voidaan tehdä myös punosmaista, hyvin orgaanista pintaa, jota voidaan käyttää sekä pysty- että vaakatasossa. linen molemmissa päissä olevien puolikkaiden muotojen ansiosta. Jos halutaan tehdä suurta, yhtenäistä ja joka suuntaan jatkuvaa kuviota, paneelit vain pyöräytetään ympäri niin, että paneelin kartio-muodon kapea pää kohdistuu toiseen kapeaan päähän. Tällöin jokainen muoto kohtaa toisen samanlaisen, ja kuvio jatkuu saumattomana muodostaen punosmaisen, hyvin orgaanisen pinnan. Kuva 99. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 100. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 101. Hannakaisa Pekkala 2017 40 Suunnitteluprosessi
7.6 ASENNUS SEINÄ Akustiikkapaneeleiden yleisimmät asennustavat ovat joko listoitus, liimaus tai teippaus. Lisäksi monet yritykset tarjoavat omille tuotteilleen suunnitellun asennusjärjestelmän listoineen ja työkaluineen kiinnitystä varten. Vaahtorainattujen paneelien etu on, että ne ovat hyvin kevyitä, eivätkä vaadi järeää asennusjärjestelmää. Verratessa muihin yleisiin akustiikkapaneelien materiaaleihin, kuten lasivillaan ja polyesteriin, vaahtorainatun selluloosan paino on kumpaakin kevyempi neliömäärää kohti. (Taulukko 1, Pöhler 2015) Helppo ja nopea asennus säästää niin työntekijöiden kuin Pienempien kokonaisuuksien rakentaminen yksittäin paneeli kerrallaan on helpoin tapa koota toimiva kokonaisuus esimerkiksi työpisteen seinälle. Mikäli halutaan tehdä isompaa pintaa, on suositeltavaa asentaa paneelit kevyen aluslevyn avulla. Paneelit kiinnitetään ensin teippaamalla haluttuun kuvioon aluslevyyn, joka on esimerkiksi MDF:ää. Tämä aluslevy sitten kiinnitetään seinään ruuveilla. Tämä nopeuttaa asennusurakkaa merkittävästi, jos paneeleita on laitettavana monta kymmentä tai satoja. ALUSLEVY Ruuvikiinnitys SUURET PINNAT 1. Aluslevy kiinnitetään ruuveilla seinään 2. Paneelit teipataan aluslevyyn Teippikiinnitys PIENET PINNAT 1. Seinä puhdistetaan SEINÄ asiakkaidenkin aikaa ja resursseja, ja on selkeä markkinaetu. Kiinnitystavaksi valikoitui 3M -kaksipuoleinen teippi. Se on edullisin ja siistein tapa, eikä jätä pysyviä jälkiä. Tällöin myös paneelien poistaminen tai viallisen paikkaaminen on helppoa. 3M-merkkinen kaksipuoleinen teippi soveltuu lähes kaikkille materiaaleille, on valon ja lämmön kestävä, ja sitä suositellaan mm. huonekalujen asennuksiin. Halutessaan asiakas voi tehdä asennuksen itse, sillä erikoisosaamista ei tarvita. Kiinnitettävän pinnan tulee olla puhdas ja suora, jotta paneeli kiinnittyy tasaisesti. Koska paneeli on neliö, se laitetaan pintaan kiinni jokaisesta kulmastaan. Suojakalvot poistetaan teippipalojen toiselta puolelta, ja teipit painetaan kiinni paneelin kulmiin. Sen jälkeen loputkin suojakalvot irrotetaan, Teipit kiinnitetään paneelin kulmiin, jolloin paino jakautuu tasaisesti. 2. Paneeleille merkataan paikat 3. Paneelit kiinnitetään teipillä suoraan seinään ja paneeli kiinnitetään seinään. Kuva 94. Hannakaisa Pekkala 2017 41 Suunnitteluprosessi
Pinna akustiikkapaneelit tarjoavat aidosti toimivan ja näyttävän vaihtoehdon, kun halutaan luoda parempaa ympäristöä toimia ja elää. Akustiikkapaneelit on tehty uudella innovaatiivisella menetelmällä täysin kotimaisesta ja ekologisesti kestävästä luonnonkuitumateriaalista. 8. Lopputulos Kuva 103. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 102. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 103. Hannakaisa Pekkala 2017 42 Lopputulos
Kuva 104. Hannakaisa Pekkala 2017 8.1 RAKENNE JA TOIMINTA Pinna - akustiikkapaneelien toimivuus perustuu kolmiulotteisen muodon ja huokoisen materiaalin yhdistelmään, joka saavutetaan täysin uudenlaisella valmistusmenetelmällä. Paneelit ovat ensimmäisiä akustiikkatuotteita, jotka hyödyntävät vaahtorainattua selluloosaa. Valmistustekniikka synnyttää pintaan tekstuurin, joka tuo oman lisänsä ilmeeseen ja korostaa materiaalien luonnollisuutta. Lopputuloksena syntyy vaihteleva ja eläväinen pinta, joka tekee jokaisesta paneelista uniikin. Yhdestä muodosta voidaan koota useita erilaisia kokonaisuuksia. Useat väri- ja asetelmavaihtoehdot mahdollistavat, että jokaiseen tilaan voidaan luoda juuri oikea tunnelma. Pinna-paneelit soveltuvat erinomaisesti niin julkitiloihin kuin vaativiin yksityisiinkin kohteisiin. 43 Lopputulos
MITTAPIIRRUSTUKSET Etukuva 250 Sivukuvat 41 21 10.5 250 Perspektiivikuva Yläkuva 30 Yhden paneelin koko on 250 mm x 250 mm. Kun paneeleita asennetaan kaksi vierekkäin, saadaan 500 mm leveä pinta, jonka mukaan useimmat seinät voidaan päällystää helposti. Paneelin paksuin kohta on 30 mm, ja ohuempi kohta puolet tästä, 15 mm. Tällöin saavutetaan erinomainen äänenabsorptioluokka sekä pystytään asentamaan paneelit myös pieneen tilaan. Paneelit eivät vie liikaa syvyyttä, koska myös asennus on kevyt eikä tarvitse juurikaan lisätilaa. Kuva 105. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 106. Hannakaisa Pekkala 2017 44 Lopputulos
8.2 KÄYTTÖTILANTEET JA MUUNNELTAVUUS Pinna -paneelit on suunniteltu erityisesti julkitiloihin, joissa tarvitaan ääntävaimentavia elementtejä. Kuva 108. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 107. Hannakaisa Pekkala 2017 Materiaalin akustiset ominaisuudet ovat erinomaiset, ja keveytensä ansiosta se on myös helppo ja nopea asentaa. Paneelit soveltuvat useisiin erilaisiin kohteisiin aina toimistoista kahviloihin ja liiketiloihin, ja niistä voidaan räätälöidä asiakkaan näköinen yhdistelmä. Paneelit voidaan sommitella niin teosmaiseksi keskipisteeksi kuin myös rauhalliseksi taustaksi työskentelylle tilan vaatimusten mukaan. Paneelien kolmiulotteinen muoto muuttuu varjon ja valon mukana, mutta lisäksi se on suunniteltu niin, että siitä voidaan tehdä neljää erilaista pintaa. Sommittelun lisäksi värivaihtoehdot vaikuttavat paneelien ilmeeseen paljon, ja niiden kanssa paneeleista saadaan tehtyä aina kohteeseen sopiva kokonaisuus. 45 Lopputulos Kuva 109. Hannakaisa Pekkala 2017
PANEELIEN VARIAATIOT VÄRIMAAILMA 1. Luonnollinen väri 2. Vaaleanharmaa 3. Tummanharmaa 1. Vaakatasossa olevat kuviot, paneeli asennettaan aina samoin päin. 2. Pystytasossa olevat kuviot, paneeli asennettaan aina samoin päin. Ensimmäisessä suunnitelmassa on päädytty hyödyntämään yhtenä vaihtoehtona materiaalin luonnollista, vaaleanbeigeä väriä. Tämän värjäämättömän vaihtoehdon lisäksi käytetään harmonisia harmaan sävyjä, joiden toimivuutta materiaalin kanssa on testattu. Jatkokehityksessä värimaailmaa on mahdollista laajentaa paljon, sillä tekstiilivärejä löytyy lähes kaikissa väreissä ja värin määrällä voidaan vaikuttaa lopputuloksen sävyyn. Kuva 110. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 111. Hannakaisa Pekkala 2017 3. Jatkuva kuvio, kun paneelit asennetaan kohdikkain joka toinen yksi ylemmäs, yksi alemmas - periaatteella. 4. Paneelit aseteltuna vapaasti käännellen joka suuntaan. 46 Lopputulos
Kuva 112. Käyttöympäristöt - Julkitilat - Toimistot Kuva 107. Hannakaisa Pekkala 2017 47 Lopputulos
Kuva 113. Käyttöympäristöt - Julkitilat - Käytävät Kuva 106. Hannakaisa Pekkala 2017 48 Lopputulos
Kuva 114. Käyttöympäristöt - Julkitilat - Kahvilat Kuva 114. Hannakaisa Pekkala 2017 49 Lopputulos
8.3 JATKOKEHITYS Kuva 115. Hannakaisa Pekkala 2017 Tuotteen jatkokehitykseen jää akustisen tuoteperheen ja laajemman malliston suunnittelu. Samaa akustiikkapaneelia voitaisiin käyttää tilanjakajana, joille on markkinoilla kysyntää. Keveytensä ansiosta se voisi olla ratkaistavissa hyvin yksinkertaisesti joko jalallisena versiona tai katosta ripustettavana tilanjakajana. Materiaalia ja jopa valmiita paneeleja voitaisiin lisäksi hyödyntää myös esimerkiksi huonekaluissa ja valaisimissa. Jatkokehitykseen jää myös laajemman väri- ja kuviomaailman tekeminen. Koska vaihtoehtoja on niin paljon, asiakkaille on tarjottava hyvä ja helppo tapa valita paras ratkaisu. Tuotteelle tulisi luoda materiaalikirjasto, joka esittelisi valmiita kuviointivaihtoehtoja sekä tarjota esimerkiksi suunnittelupalvelua, jonka avulla asiakas voi kokeilla mieleisiään yhdistelmiä. Tulevaisuudessa myös tuotantoa voitaisiin suurentaa ja esimerkiksi nykyistä mallia skaalata isommaksi, jolloin se toimii paremmin isoissa julkitiloissa. 50 Lopputulos
9.1 TUOTE Tuoteidea ja syntynyt malli ovat mielestäni hyvin perusteltuja. Tuntuu, että löysin uuden muotokielen tekemisessäni. Halusin, että tuote erottuu selkeästi erityisesti kotimaisista kilpailijoistaan, ja koen onnistuneeni siinä. Vaikka markkinoilla on jonkin verran samantyylisiä vahvasti kolmiulotteisia paneeleja, ne 9. Arviointi eivät ole variaatioitavissa yhtä monipuolisesti. Lisäksi hyödynsin mielestäni onnistuneesti materiaalin ja valmistustekniikan antamia etuja suunnittelussa. Muulla tavalla tehtynä paneeli ei välttämättä edes olisi mahdollinen tai sen valmistus tulisi huomattavasti kalliimmaksi. Tuotteen käytännön toimivuus ja ominaisuudet tulee testata hyvin ennen kaupallistamista. Tärkeimpänä ominaisuutena tietysti paneelien äänenabsorbtiokyky tulee mitata Kuva 116. Hannakaisa Pekkala 2017 tarkasti jotta selviää, kuinka paljon muotokieli ja lopulliset pinnoitteet siihen vaikuttavat. Myös muut ominaisuudet kuten keveys ja kestävyys täytyy todeta niin, että tuote vastaa odotuksia käytännössä. 51 Arviointi
9.2 PROSESSI 9.3 JOHTOPÄÄTÖKSET Opinnäytetyön tekeminen on ollut kasvattava kokemus. Yksi parhaista asioista opinnäytetyössä on ollut se, että on saanut keskittyä rauhassa yhden asian tekemiseen. Olen tyytyväinen siihen, että pystyin valitsemaan aiheen, josta minulla oli jo valmiiksi hyödyllistä kokemusta. Nyt tuntuu, ettei konsepti ole jäänyt vain pintaraapaisuksi niin kuin usein kurssitöillä on tapana, vaan olen voinut keskittyä asioihin perusteellisesti. Samalla olen tutkinut kaikkia niitä tekijöitä, jotka lopputulokseen vaikuttavat ja oppinut paljon uutta aihealueesta. Prosessi on kehittänyt ammatillista identiteettiäni ja auttanut minua hahmottamaann paremmin omia osaamisalueitani. Itsenäinen työskentely ja ajankäytön hallinta suunnitteluprosessissa on opettanut paljon niin kantapään kautta kuin myös onnistumisissa. Ajankäyttöni on tehostunut prosessin aikana. Käytin hyvin paljon aikaa alussa kaiken materiaalin keräämiseen ja tutkimiseen huomatakseni, että itse suunnitteluvaiheelle jäi vähemmän aikaa kuin ajattelin. Yllätyin myös siitä, kuinka paljon aikaa kaiken tiedon jäsentelyyn meni. Oli mielenkiintoista tutkia aineistoja muotoilijan näkökulmasta ja tuoda tutkimustieto osaksi muotoiluprosessia. Tietoperusta ohjasi ja muokkasi ideoita ja prosessia, mikä oli kehittävää ja opetti paljon. Suunnitteluprosessissa oli ilo huomata, kuinka paljon erilaisia ideoita lopulta löysin saman tutun aiheen ympäriltä. Olen aiemmin tuskaillut keksimisen kanssa. Tässä prosessissa tunne siitä, että parhaat ideat löytyvät tekemällä, vahvistui entisestään. Oivalsin ja uskallan nyt luottaa enemmän siihen, että luovuus tulee myös keskittymällä ja uurastamalla. Tulevaisuuden kannalta koen tärkeäksi sen, että opiskelu aikana tehdään edes yksi opinnäytetyön kaltainen laaja kokonaisuus. Pitkän aikavälin projektit opettavat niin joustavuutta kuin päättäväisyyttäkin. Lisäksi on hyvä, että aiheen saa vapaasti valita, ja sitä kautta voi kehittää itseään ja osaamistaan. Itse olen kiinnostunut tuotemuotoilun lisäksi myös tilasuunnittelusta, joten koin julkitiloihin tutustumisen erittäin hyvänä asiana myös tulevan työelämässä toimimisen kannalta. Vaikka opinnäytetyön tekeminen on mennyt hyvin itsenäisesti työskennellen, on NoMa-projektin kautta tapahtunut yhteistyö myös kasvattanut ammatillista identiteettiäni. Kontaktien luominen yritysmaailmaan yhteistyön kautta ja esimerkiksi tekemäni henkilöhaastattelu alan asiantuntijalta ovat olleet erittäin hyödyllisiä. Työskentely yhdessä tutkijoiden, yrittäjien ja myyntialan ihmisten kanssa on ollut mielenkiintoista ja avannut silmiäni sekä omalle että muiden erikoisosaamiselle ja niille laajoille verkostoille, jonka kautta asiat oikeasti tapahtuvat. Esimerkiksi tutustuminen niin sanottuun laboratoriomaailmaan oli erittäin innostavaa, sillä osallistuminen tällaiseen materiaalikehitykseen on harvinainen mahdollisuus. 52 Arviointi
10. Tuotekuvat 53 Tuotekuvat Kuva 117. Hannakaisa Pekkala 2017
Kuva 118. Hannakaisa Pekkala 2017 Kuva 119. Hannakaisa Pekkala 2017 54