Energiatehokkuus ja energiansäästö (Järjestelmät, laitteet ja ohjelmistot)
Käyttö ja kunnossapito (Koneet ja laitteet, Mallinnukset, Varaosat ja tarvikkeet)
3D-tulostaminen hivuttautuu lopputuotteisiin
KUVA: 3DFORMTECH
3D-tulostus on tullut kotimaiseen teollisuuteen jäädäkseen – ja sen sovelluskenttä laajenee jatkuvasti. Tässä kehityksessä se seuraa kansainvälisiä trendejä: maailmanlaajuisten 3D-tulostusmarkkinoiden kooksi arvioitiin 13,78 miljardia dollaria vuonna 2020, ja sen odotetaan kasvavan vuositasolla 21,0 % vuosina 2021–2028.
Vuonna 2020 toimitettiin 2,1 miljoonaa 3D-tulostinta globaalisti ja toimitusten uskotaan nousevan 15,3 miljoonaan yksikköön vuoteen 2028 mennessä. 3D-tulostuksen odotetaan nostavan päätään – huomattavastikin – eri toimialoilla, kuten terveydenhuollossa, autoteollisuudessa sekä ilmailu- ja puolustusteollisuudessa.
VTT:n 3D-tulostukseen erikoistunutta tutkijatiimiä vetävä Pasi Puukko toteaa, että isot suomalaiset teolliset toimijat ovat jo varsin sinut 3D-tulostamisen kanssa.
”Arvioisin, että isoista yrityksistä valtaosa on jo ainakin kokeillut 3D-tulostamista ja prototyyppikäyttö on jo varsin laajalle levinnyttä.”
Puukon mukaan juuri prototyyppien valmistaminen 3D-tulostamisen avulla on ”ylivoimaisesti suosituin” sovelluskohde kotimaisessa valmistavassa teollisuudessa.
”Myös esimerkiksi muovisia varaosia on monessa tapauksessa mielekästä tulostaa”, hän tietää.
Metallien tulostus nousee Suomessakin
Metallin 3D-tulostus on yksi voimakkaimmin yleistyvistä metallituotteiden valmistusmenetelmistä ja osa digitaalisen valmistuksen “vallankumousta”. Globaalissa vertailussa Suomi on jäänyt jälkeen alan kehityksessä.
Puukon mukaan metalli on kuitenkin selvässä nousussa:
”Nyt tulee koko ajan uusia teknologioita, joiden avulla metallien 3D-tulostus muuttuu entistä monipuolisemmaksi.”
VTT:n 3D-tulostukseen erikoistunutta tutkijatiimiä vetävä Pasi Puukko
toteaa, että isot suomalaiset teolliset toimijat ovat jo varsin sinut
3D-tulostamisen kanssa.
KUVA: VTT
Metallien 3D-tulostaminen voi silti olla vaikea rasti, etenkin pienemmille toimijoille. ”Metallien 3D-tulostamisessa vaaditaan enemmän investointeja, ja pienillä yrityksillä ei välttämättä aina rahkeet tai uskallus riitä”, pohtii Puukko.
”Lisäksi tietenkin aina silloin, kun 3D-tulostetaan kriittisiä komponentteja metallista, pitää laadunvalvonnan olla korostuneen tehokasta.”
Puukko katsoo, että myös pienten yritysten kannattaa tutustua 3D-mahdollisuuksiin. ”Tuotekehitys ja prototyyppien teko 3D-tulostamalla sopii isoille ja pienille toimijoille. Mahdollisuuksiin kannattaa perehtyä, sillä nykyiset ratkaisut ovat jo varsin edullisia.”
Puukko muistuttaa, että tilanne elää koko ajan, joten eri tekniikoita on hyvä pitää silmällä:
”3D-tulostaminen tänä päivänä on ihan eri tasolla kuin vielä viisi vuotta sitten.”
Tutkijan silmissä yksi mahdollinen pullonkaula on 3D-suunnittelun riittävä osaaminen, etenkin yritysten sisällä.
”3D-tulostamista voi ostaa palveluna, mutta yrityksillä voisi olla enemmän myös omaa osaamista tällä saralla.”
VTT tutkii muun muassa sideainesuihkutusteknologian soveltuvuutta
erityyppisille kappaleille ja geometrioille.
KUVA: VTT
Milloin 3D-tulostaminen kannattaa?
3D Formtech tarjoaa teollisuustason 3D-tulostusta ja siihen liittyviä oheispalveluja teollisuuden ja yritysten tarpeisiin. Toimitusjohtaja Toni Järvitalo kertoo, että yrityksen palveluvalikoimaan kuuluvat sopimusvalmistus, piensarjatuotanto sekä prototyyppien ja varaosien valmistus.
”3D-tulostaminen on kannattava vaihtoehto, kun tarvittavan kappaleen muoto on geometrisesti monimutkainen, aikataulu on kriittinen tai kun tarvitaan yksilöllisiä kappaleita tai piensarjatuotantoa”, hän listaa.
3D Formtech pystyy tarjoamaan asiakkailleen nopean valmistusaikataulun ja kustannussäästöjä, sillä se tulostaa vain asiakkaan tarvitseman määrän kappaleita.
”Sopimusvalmistuksessa pystymme puolestaan tuottamaan asiakkaan käyttöön jatkuvasti uusia osia ilman asiakkaalle koituvia varastoinnin kustannuksia”, kertoo Järvitalo.
KUVA: 3DFORMTECH
3D ui teollisuuden liiveihin
Järvitalonkin mukaan 3D-tulostus on ottanut melkoisia harppauksia erityisesti viimeisen viiden vuoden aikana.
”Koti- tai konttori-3D-tulostusta ei kannata edes verrata teollisuustason 3D-tulostukseen, jossa laitteistot takaavat ensiluokkaisen laadun, tarkkuuden ja hyvinkin monimutkaiset muodot”, hän huomauttaa.
3D-tulostettuja osia löytyy lentokoneiden suihkuturbiinimoottoreista ja Niken lenkkareista – 3D-tulostus voi tuoda rajattomia mahdollisuuksia mille tahansa valmistavan teollisuuden yritykselle, jossa muovia tai metallia jollakin tavalla hyödynnetään.
”3D-tulostaminen ei ole enää mikään tulevaisuuden teknologia – se on tämän päivän teknologiaa”, Järvitalo toteaa ja lisää, että yritykset ovat nyt tekemässä loikkaa prototyyppimaailmasta itse tuotteisiin.
”Tietotaito on laajentunut niin reippaasti, että nyt 3D-tulostus menee lopputuotteisiin. Olemme nähneet tässä selkeän muutoksen viimeisen parin vuoden sisällä.”
Suurin ongelma ajatusharha?
Mikä sitten enää hidastaa tai estää 3D-tulostamisen paraatimarssia teollisuudessa? – Järvitalon mukaan yhä edelleen luullaan, että sen sovelluksen, mihin 3D-tulostusta käytetään, olisi oltava ikään kuin äärimmäisellä vaikeusasteella – vaikkapa avaruusraketin polttoainesuutin.
”Tämä on yksi merkittävimmistä hidasteista 3D-teknologian laajamittaisessa hyödyntämisessä – ajatellaan jotain todella korkealentoista, eikä tajuta, että jo ihan tavallisia kappaleita voi ja kannattaa 3D-tulostaa. 3D-tulostimella voi kuitenkin syntyä esimerkiksi kotelo tai kiinnike vallan arkiseen käyttöön.”
3DFormtechin Toimitusjohtaja Toni Järvitalo kertoo, että 3D-tulostaminen on kannattava vaihtoehto, kun tarvittavan kappaleen muoto on geometrisesti monimutkainen, aikataulu on kriittinen tai kun tarvitaan yksilöllisiä kappaleita tai piensarjatuotantoa.
KUVA: 3DFORMTECH
Tämä ”ajatusmiina” onkin isoin este 3D-tulostamisen tiellä: kaikki vaadittava teknologia ja osaaminen on jo olemassa, toteaa Järvitalo.
Koneistus ja 3D-tulostus toistensa vastakohtina
Eri valmistusmenetelmiä vertaillessa Järvitalo pitää selvänä, että 3D-tulostus on usein kustannustehokkaampi, nopeampi ja monipuolisempi teknologia kuin koneistus tai ruiskupuristus (ruiskuvalu).
”Metallisten kappaleiden valmistuksessa käytettävä koneistus on perusperiaatteeltaan 3D-tulostuksen vastakohta”, hän huomauttaa.
Järvitalo selventää: koneistamisessa kustannukset syntyvät raakamateriaalin hankinnan lisäksi käsillä olevan materiaalin työstämisestä. Mitä vähemmän alumiinikuutiota tarvitsee muokata, sitä pienemmät ovat kustannukset.
”Käytännössä koneistuksella valmistettavat kappaleet pyritäänkin suunnittelemaan mahdollisimman yksinkertaisiksi, sillä monimutkaiset muodot tietäisivät heti hyppäystä kustannuksissa. 3D-tulostuksessa kustannukset ovat sen sijaan sidoksissa kappaleen valmistamiseen käytetyn materiaalin määrään ja kappaleen kokoon. Mitä enemmän materiaalia käytetään, sitä enemmän valmistus maksaa”, Järvitalo kuvailee.
Kuningasajatuksena onkin, että 3D-tulostuksessa kappaleeseen jätetään vain sen ydintoiminnallisuuden kannalta tärkeä materiaali. Tämä johtaa Järvitalon mukaan siihen, että toisin kuin koneistuksessa, 3D-tulostuksessa kappaleiden monimutkaisuus ei maksa käytännössä mitään – itse asiassa geometrialtaan monimutkaisempi kappale saattaa tulla yksinkertaista kappaletta halvemmaksi, jos materiaalia kuluu kappaleen valmistamiseen vähemmän.
”Näin ollen arvokkaitakin metalleja voidaan 3D-tulostuksen avulla hyödyntää ihan ns. käyttökappaleissa ja kustannukset pysyvät järkevinä.”
Pidä hiilijalanjälki pienenä
3D-tulostaminen on resurssiviisaana teknologiana myös kestävän kehityksen soturi. Lisäksi esimerkiksi 3D Formtechillä kiinnitetään jatkuvasti huomiota myös materiaalien kierrätysasteisiin.
”Esimerkiksi käyttämässämme PA12 -muovissa ajoon menee 50% uutta ja 50% käytettyä materiaalia. Loppujen lopuksi käyttämillämme jauhepetitekniikoilla 95% materiaalista käytetään ja vain noin 5% menee hukkaan. Tulevaisuudessa ekologisuus tulee olemaan entistäkin suurempi trendi, johon myös me omalta osaltamme pyrimme vastaamaan”, pohtii Järvitalo.
Suurten sarjojen aikakausi on alkanut
Yksi viimeaikainen muutos 3D-tulostamisessa on kasvaneet sarjakoot. Järvitalo kertoo, että siinä missä 3D Formtech saattoi tulostaa tyypillisesti muutaman tuhannen kappaleen sarjoja vielä muutama vuosi sitten, niin nyt kokoluokka on ihan eri.
”Nyt me teemme sarjoja, joissa on 10 000 – 20 000 kappaletta.”
Samaten materiaalipuolella tapahtuu jatkuvasti. ”Maailmalla on isoja materiaalitoimittajia, jotka ovat tunnistaneet 3D-tulostamisen mahdollisuudet. Tämä tuo lisää materiaaleja yritysten ulottuville”, hän uskoo.
Kaiken kaikkiaan Järvitalo katsoo, että 3D-tulostaminen tulee kehittymään ”huikeasti” seuraavien vuosien aikana.
”Sen lisäksi, että materiaaleja tulee lisää, hinnat tulevat yhä alemmas ja koneet nopeutuvat entisestään. Samalla 3D-tulostaminen muuttuu enemmän nimenomaan teollisuuslähtöiseksi.”
Teksti: Sami J. Anteroinen
