Avainsana: 3D-tulostus

Laajennamme palveluvalikoimamme suurten kappaleiden 3D-tulostukseen (LSAM)

Laajennamme palveluvalikoimaamme loppuvuoden 2023 aikana suurten esineiden 3D-tulostukseen (Large Scale Additive Manufacturing LSAM). Tekniikkana käytettävä granulaattipohjainen tulostus (Fused Granulate Fabrication) on huomattavasti nopeampaa kuin filamenttitulostus mahdollistaen näin nopean ja kustannustehokkaan tavan tulostaa suuria kappaleita. Etuna perinteisiin valmistustapoihin verrattuna on muun muassa, ettei tarvita muotteja, voidaan valmistaa pitkälle kustomoituja kappaleita, jätettä syntyy hyvin vähän ja materiaalivalikoima on laaja, joukossa myös ympäristöystävällisiä kierrätys- ja biopohjaisia materiaaleja. Silloin kun tarvitaan suuria valumuotteja, nekin syntyvät usein nopeammin, kevyemmin ja kustannustehokkaammin 3D-tulostamalla. LSAM muuttaakin tavan valmistaa suuria kappaleita monilla teollisuudenaloilla. Mahdollisia sovelluskohteita ovat esimerkiksi huonekalut ja sisustuselementit, lavasteet, ajoneuvojen, veneiden ja laivojen osat, teollisuuden muotit ja jigit sekä pienoismallit.

3DTechin ratkaisu

Teknologia: Fused Granulate Fabrication (FGF), tunnetaan myös termeillä Granular Extrusion ja Fused Particle Fabrication.

Tulostusala: pilotointivaiheessa 1500 mm x 1000 mm x 990 mm (myöhemmin maksimi 2000 mm x 1500 mm x 1000 mm).

Suutinvaihtoehdot: 1 mm, 3 mm ja 5 mm.

Tukimateriaali: Samaa materiaalia kuin tulostettava kappale. Poistetaan mekaanisesti.

Rajoitteet: Soveltuu vain keskisuurten ja suurten kappaleiden tulostukseen. Tukimateriaalin poisto on työlästä, joten sen tarvetta on vältettävä kappaleen geometriaa suunnitellessa. Kerrokset näkyvät selvästi tulosteen pinnassa eikä se siten ole tasainen, joten jälkikäteen voidaan tarvita koneistusta tai pinnoitusta tuotteesta ja tarpeesta riippuen.

Loppuvuoden 2023 aikana prosessia tullaan pilotoimaan valittujen asiakkaiden kanssa ja pyritään löytämään malleja, joissa tukimateriaalia ei joko tarvita lainkaan tai sen tarve on vähäinen. Esimerkkinä soveltuvista tuotteista mainittakoon suuret muotit, design tuotteet, suuret prototyypit ja lopputuotteet.

Alkuvaiheen materiaalivalikoima

FGF PIPG Glassfiber (19%), PIPG Glassfiber (30%)

  • Teollisuuden sivuvirroista yli jäänyttä kierrätettyä PET-G:tä (Postindustrial PET-G), jossa 19% / 30% lasikuitua vahvistamassa iskunkestävyyttä ja tuomassa lisää sitkeyttä.
  • Hyvä yleismateriaali, joka soveltuu esimerkiksi muotteihin, kalusteisiin, prototyyppeihin, taideteoksiin ja arkkitehtoonisiin malleihin
  • Väri harmaa. PIPG Glassfiber (19%) granulaatteja saatavana tarvittaessa myös oranssina, punaisena ja omenanvihreänä.
  • FGF PIPG Glassfibre 19% datasheet
  • FGF PIPG Glassfibre 30% datasheet

FGF PIPG FR UV

  • V0-luokiteltu (samankaltainen kuin UL94 luokitus) palosuojattu ja UV-stabiilimpi versio PIPG:stä, jossa lasikuitua 10-20%
  • FGF PIPG GF FR UV datasheet

UPM Formi 3D biocomposite

  • Biomateriaali, joka on selluloosakuitujen ja polymaitohapon (PLA) sekoitus
  • Puukuidut PEFC-sertifioidusta kestävästi hoidetusta metsästä
  • 100-prosenttisesti kierrätettävissä
  • Puun kaltaiset jälkikäsittelyominaisuudet
  • Soveltuu esimerkiksi huonekaluihin ja muihin sisustus- ja taide-esineisiin, lavasteisiin, betonivalumuotteihin ja prototyyppeihin
  • UPM Formi datasheet
  • Referenssejä

Materiaalivalikoimaa tullaan kasvattamaan tulevaisuudessa asiakastarpeiden mukaan.

3D-tulostus ja megatrendit

Sitra nostaa Megatrendit 2020 -selvityksessään esiin viisi vallitsevaa globaalia megatrendiä:

1. Ekologisella jälleenrakennuksella on kiire
2. Väestö ikääntyy ja monimuotoistuu
3. Verkostoinnin valta voimistuu
4. Teknologia sulautuu kaikkeen
5. Talousjärjestelmä etsii suuntaansa

Tarkastelemme tässä 3D-tulostuksen näkökulmasta näistä trendeistä ensimmäistä ja neljättä.

Yksi keskeisistä tulevaisuuteen vaikuttavista tekijöistä on vastauksemme ekologiseen kestävyyskriisiin eli ilmastonmuutokseen, luonnon monimuotoisuuden vähenemiseen, resurssien ylikulutukseen ja jäteongelmaan. Ihmiskunnalla onkin kasvava kiire ekologiselle jälleenrakennukselle, eli siirtymälle ympäristön tilaa ja ihmisten hyvinvointia parantavaan yhteiskuntaan. Ainetta lisäävä valmistus eli 3D-tulostus vastaa haasteeseen selkeänä mahdollisuutena ja näyttelee tärkeää roolia kestävässä kehityksessä. Seuraavassa muutamia syitä, miksi 3D-tulostus täyttää ekologisuuden vaatimuksia.

3D-tulostuksen perusperiaatteita on valmistus vain tarpeeseen, personoituna ja lähellä asiakasta. Kun pystytään valmistamaan vain todelliseen tarpeeseen, ei tarvita suuria, pääomaa ja resursseja sitovia fyysisiä varastoja. Ja kun valmistetaan lähellä asiakasta, säästetään logistiikkakustannuksissa ja kuljetuksista syntyvissä päästöissä. Valmistukseen ei myöskään tarvita muotteja, mikä mahdollistaa nopean ja tehokkaan koemarkkinoinnin ja markkinoille tulon. Lisäksi pystytään korjaamaan mahdolliset valuviat nopeasti ja edullisesti.

Tulostuksessa syntyvä materiaalihukka on pientä, ja se vähäkin mitä syntyy, voidaan hyödyntää uudestaan joko tulostuksessa tai joissakin tapauksissa muissa valmistusmenetelmissä. Esimerkiksi omassa tuotannossamme käytössä olevassa HP Jet Fusion -teknologiassa uutta materiaalijauhetta tarvitaan vain 20 % ja loput 80 % on käytettyä. Tulostusteknologioiden edelleen kehittyessä pystytään tulevaisuudessa tehokkaammin ja laaja-alaisemmin hyödyntämään myös paikallisesti valmistettuja kierrätys- ja biomateriaaleja, joiden kehittämiseen resurssien ylikulutus ja kestävän kehityksen tavoitteet luovat lisääntyvää painetta.

Tulostettavaksi suunnitellut tuotteet pystytään suunnittelemaan perinteisiin valmistustapoihin verrattuna siten, että ne niiden käytettävyys, kestävyys ja raaka-aineen kulutus on optimoitu, mikä puolestaan vastaa resurssien ylikulutukseen. Koska varaosia on kannattavaa pitää digitaalisessa varastossa lähes rajaton määrä, voidaan uudet edullisemmatkin laitteet suunnitella tulevaisuudessa helposti korjattavaksi sen sijaan, että ne heitetään rikki mennessään pois ja korvataan kokonaan uudella, kuten nykyään on tapana. Samoin tulostamalla voidaan valmistaa monenlaisia varaosia vanhempiinkin tuotteisiin ja näin pidentää niiden elinkaarta. Tämä kaikki vähentää jätettä.

Toinen 3D-tulostuksen näkökulmasta keskeinen megatrendi Sitran selvityksessä on digitalisaatio ja teknologian sulautuminen kaikkeen. Tällöin kysymykseksi nousee se, milloin teknologia on mahdollisuus ja milloin uhka ekologisessa jälleenrakennuksessa. 3D-teknologia on yksi digitalisuuteen pohjautuvan teollisuuden neljännen vallankumouksen tärkeitä elementtejä tuoden teollisuudelle uusia vaihtoehtoja valmistukseen ja liiketoimintamalleihin. Hyvänä esimerkkinä tästä käy edellisessä kappaleessa mainitut varaosat, jotka monella alalla ovat olleet perinteisesti korkean katteen liiketoimintaa.

3D-teknologia lisää kilpailukykyä, kun tulostetuilla osilla voidaan korvata vähemmän kestävillä menetelmillä tehtyjä osia. Se mahdollistaa kilpailukykyisen paikallisen toimimisen vs. ulkomaiset toimittajat, joten logistiikan luoma rasitus on matalampi. Mitä nopeammin ja aiemmin yritykset alkavat käyttämään menetelmää isommassa mittakaavassa, sitä parempi. Teollisten 3D-tulostimien ollessa vielä hintaluokaltaan sellaisia, ettei varsinkaan PK-yritysten ole useinkaan kannattavaa niihin ja niiden vaatimaan osaamiseen investoida, ovat 3DTechin kaltaiset palveluntarjoajat tärkeässä roolissa tässä prosessissa. Meidän palveluntarjoajien pitää pystyä tarjoamaan laadukkaita osia kilpailukyiseen hintaan, ja siten nopeuttamaan siirtymää. Tähän myös kaikessa tekemisessämme pyrimme.

3D-valmistuksen kipupisteet ja mahdolliset ratkaisut

Kuva: HP

Teollinen 3D-valmistus on ollut kuluvana keväänä esillä mediassa enemmän kuin koskaan. Kun koronapandemia katkoi monet hyvinä ja edullisina pidetyt tuotanto- ja hankintaketjut, paikalliseen valmistukseen perustuvasta 3D-tulostuksesta löytyi nopeita ratkaisuja. Alalla on myös haasteensa, joiden ratkaisemiseksi tarvitaan panostusta.

Moni koronan vuoksi tehohoitoon joutunut potilas on hyötynyt kriittisistä komponenteista, joita on voitu tuottaa paikallisesti 3D-tulostuksella. Tunnetuin tapauksista lienee Italiasta, jossa ratkaisu akuuttiin hengityskoneiden venttiilien puutteeseen löytyi 6 tunnissa 3D-tulostuksen avulla. Sittemmin myös hoitohenkilökunnan suojainpulaan on löytynyt 3D-tulostukselle nopeita ratkaisuja eri puolilla maailmaa.

Vähemmän sen sijaan on puhuttu siitä, että myös 3D-tulostuksella on kipupisteitä, jotka tekevät siitä maantieteellisestä alueesta riippumatta perinteisten valmistusmenetelmien lailla haavoittuvan. Näihin ongelmakohtiin on puututtava, jotta ala voi kehittyä ja tarjota laadukkaita palveluita. Haasteita on karkeasti kolmenlaisia: teknologioihin, talouteen ja osaamiseen liittyviä.

Talouteen liittyvissä haasteissa Suomi on takamatkalla. Ainetta lisäävä valmistus on hyvin pääomaintensiivistä. Laitteiden ja materiaalien kehitys nielevät paljon rahaa, eikä Suomessa ole alaan investoivia suuria laitekehittäjiä. Alan pienten toimijoiden osa on haastaa ja hakea innovatiivisia ratkaisuja osaamisen ja sitkeän tuotekehitystyön avulla. 3D-materiaalikehityksessä Suomessa on perinteitä ja vahvaa osaamista.

Suomessa on myös alan tutkimusta ja tuotekehitystä sekä yhteistyötä korkeakoulujen ja yritysten välillä, mutta kyetäksemme vastaamaan laajassa mitassa tuotantoketjuja ja huoltovarmuutta haastaviin tilanteisiin, tätä työtä on jatkettava ja laajennettava määrätietoisesti. On tärkeää, että maamme noin kymmenen teollista 3D-tulostusta tekevää yritystä ja korkeakoulut tekevät yhteistyötä ratkaistakseen kaikille yhteisiä ongelmia.

Resurssinäkökulmasta keskeinen kysymys on, miten turvataan 3D-tulostuksessa tarvittavien raaka-aineiden saatavuus poikkeusoloissa? Niitä koskevat samat lainalaisuudet, joita liittyy perinteisten raaka-aineiden valmistukseen ja jakeluun. Monia 3D-käytössä olevia materiaaleja voisi kierrättää nykyistä merkittävästi enemmän, mutta lähes kaikilla teollisilla laitevalmistajilla on monopoli laitteissa käytettäviin materiaaleihin. Asiasta ei juuri puhuta, mutta se on kehitystä ja kierrätystä merkittävästi rajoittava tekijä. 3DTech on jo jonkin aikaa ollut mukana konsortioissa, jotka hakevat ratkaisuja sekä digitaalisiin, tulostettaviin varaosiin että paikalliseen muovin kierrätykseen.

Entä miten kehitetään ja automatisoidaan nykyisiä 3D-valmistuksen työintensiivisiä vaiheita sekä suunnittelussa että jälkikäsittelyssä? Miten lisätä perinteisten alojen tuottavuutta ja säästää materiaalikustannuksissa? Moni ala hyötyisi merkittävästi 3D-valmistuksesta suuntaamalla suunnitteluun ja valmistusfilosofian uudelleenopetteluun lisää resursseja. Monia asioita voisi tehdä yksinkertaisemmin, materiaaleja säästäen ja kustannustehokkaammin kuin perinteisillä tavoilla.

Yksinkertaistaen sanottuna perinteisen suunnittelun ja valmistuksen sekä 3D-osaajien väliin tarvitaan nyt liian paljon ”tulkkausta”, jotta kyetään lisäämään kaikkialla tarvittavaa tuottavuutta ja resurssitehokkuutta. Kyse on panostuksesta osaamiseen koko ketjussa koulutuksesta tuotekehitykseen ja valmistukseen.

Koronapandemia voi olla tekijä, joka sysää alan toimijoita hakemaan luovia ratkaisuja edellä mainittuihin kysymyksiin. Niitä tarvitaan, koska paikallisilla, kestävillä ratkaisuilla on pysyvä kysyntä rajallisten resurssien ja ilmastonmuutoksen luomien paineiden vuoksi.

Keijo Koskinen

Alihankinta-messut Tampereella 24.-26.9.2019

Olemme jälleen mukana tiistaina 24.9. alkavilla Alihankinta-messuilla Tampereella. Messujen teemana on tänä vuonna kestävä valmistus, jota teollinen 3D-tulostus tukee vahvasti. Viime vuotiseen tapaan jaamme osaston yhdessä PLM Group Suomen kanssa, joka muun muassa tuo maahan meidänkin palvelutuotantomme ytimessä olevia HP Multi Jet Fusion 3D-tulostimia. Osastomme vierailijoilla onkin näin mahdollisuus saada kattava katsaus teollisista 3D-tulostusratkaisuista niin palvelu-, laite- kuin ohjelmistonäkökulmastakin.

Meidät löytää C-hallista osastolta C1266.

Linkki messujen verkkosivuille, jossa voi rekisteröityä kävijäksi.

Lisätietoa PLM Groupista täältä.

Tervetuloa!

Imagine Additive Manufacturing in Maritime Industry -tapahtuma 10.9.2019

Mitä: Seminaari 3D tulostuksen mahdollisuuksista ja näkymistä tulevaisuudessa.

Kyseessä on jo toinen tapahtuma samassa sarjassa, joka alkoi maaliskuussa 2019.

Tilaisuuden tavoitteena on koota meriteollisuuden toimijoita yhteen ja löytää tapoja lisätä suomalaisen meriteollisuuden tuottavuutta ja etulyöntiasemaa hyödyntäen materiaalia lisäävää valmistusta. Tapahtumassa on tarkoituksena sukeltaa hiukan pintaa syvemmälle siihen, kuinka teollisuudenalallamme voitaisiin toimia niin tulevaisuudessa kuin nyt.

Lisäksi tapahtuman tavoitteena on luoda konkreettista jatkotoimintaa lisäävän valmistuksen käyttöönotolle ja tulevaisuuden toiminnalle. Suunnannäyttäjänä toimii  laaja-alainen järjestäjäkaarti lisäävän valmistuksen ammattilaisia.

Milloin: tiistaina 10.9 klo 8.30 – 15.00

Missä: Forum Marinum. Auditorio Ruuma, Linnankatu 72, Turku

Ohjelma 

8.30 Ilmoittautuminen ja aamukahvi

9.00 Tervetuloa

9.10  Key Note: Uusien innovaatioiden ja hyötyjen realisointi

3D-valmistettujen osien hyödyt, tuotannon näkökulma – Antti Niemi Technical Manager, Orion Oyj

9.40 Meriteollisuuden materiaalia lisäävän valmistuksen ekosysteemin tavoitteen ja roadmapin rakentaminen   

10.00 Työpaja I: Käyttökohteiden ja etujen tunnistaminen lisäävässä valmistuksessa. Työpajan vetäjät: 3D Step, Meyer Turku Oy ja PLM Group

Suurin mahdollisuus, 5 min inspiraatiopuheenvuoro, Pekka Ketola

Valmistuksen vallankumous: AM maritime -toiminnassa vuonna 2030. Ideointi ryhmätyönä. Ryhmien on oltava mahdollisimman monialaisia. Kullekin ryhmälle annetaan oma teema ideoinnin pohjaksi

Laivanrakennuksen visio. Kukin ryhmä tiivistää ideoinnin pohjalta yhden vision

11.00 Lounas

12.00 Työpaja II: Digitalisaatio, laadunvalvonta ja soveltuvuuden varmistaminen. Työpajan vetäjät: Etteplan, 3DTech ja EOS

13.00  Työpaja III: Toimijaverkoston kartoitus ja haasteiden esiin nosto: Työpajan vetäjä Turun Yliopisto ja Koneteknologiakeskus Turku.

14.00  Kahvitauko

14.15  Tapahtuman koonti ja seuraavat askeleet

  • Yhteenveto työpajoista
  • Seuraavien tapaamisten ajankohdat (31.10/1.11.2019, 22/23.1.2020 ja 18/19.3.2020)
  • Ekosysteemin ohjausryhmä

15:00 Tapahtuma päättyy

Tapahtuman osallistumismaksu on 50 euroa, (sis. alv.). Osallistumismaksulla katetaan tilavuokra ja tarjoilut.

Ilmoittaudu tästä

Tapahtuman järjestää Turku Science Park Oy.

Lisätietoa: Vesa Erkkilä