Kolumnit

Lisätään materiaalia maatilalla

3D-tulostimet eli materiaalia lisäävä valmistustekniikka on kehittynyt siihen pisteeseen, että pienten muoviesineiden valmistus kotioloissa on mahdollista. Tulostimia löytyy jo monista kirjastoista ja oppilaitoksista.

Tulostaminen kolmessa ulottuvuudessa poikkeaa merkittävästi paperitulostimista. Ensimmäinen haaste liittyy suunnitteluun: tekstin kirjoittaminen tietokoneen kaksiuloitteisella ruudulla vastaa suoraan sitä mitä saadaan paperille tulostettua, mutta 3D-kappaleiden suunnittelu vaatii omat ohjelmistot, ja suunnittelun oppiminen vaatii aikaa. Toiseksi, valmistaminen on erittäin hidasta – pienenkin kappaleen tulostaminen kestää tunteja.

Teollisessa valmistuksessa tekniikkaa kuitenkin hyödynnetään haastavien kappaleiden valmistuksessa. Esimerkiksi urheiluautojen jarrusatuloita tai imusarjoja voidaan valmistaa helpommin tulostamalla kuin koneistamalla ja lopputuotteista saadaan kevyempiä, kun materiaaliin voi jättää onttoja koloja sinne missä se on mahdollista. Yksinkertaisten muotoisten kappaleiden teollinen valmistus on edelleen järkevämpää tehdä valamalla, jyrsimällä tai sorvaamalla.

Kannattaako maatilalle hankkia 3D-tulostin? Tällä hetkellä kohtuuhintaiset kuluttajatulostimet ovat hintaluokassa pari tonnia, ja alkuun voi päästä jopa muutamalla satasella. Käytettävien tulostusmateriaalien valinnassa on syytä ottaa huomioon käyttökohde. Nykyisin yleisin materiaali on PLA-muovi, jota on saatavina rullina eri väreissä. Jokaisella materiaalilla on hyvät ja huonot puolet: biohajoava PLA on muuten hyvä vaihtoehto, mutta tulostettujen komponenttien lämpötilakestävyys on vain noin 50 astetta. Hieno kännykkäteline traktorin hytissä saattaa muuttaa muotoaan kuuman kesäpäivän aikana.

Maatilakäytössä on esitetty, että 3D-tulostimen paras käyttötarve olisi varaosien tulostaminen omaan käyttöön. Eräs kollega olikin tulostanut kylvökoneen syöttötelan esimerkkinä siitä, miten voisi itse valmistaa varaosan rikkoutuneen tilalle. Toisaalta, itse valmistetun kappaleen mittatarkkuus on melko huono verrattuna kaupasta saatavaan, ja vahvuus eri mittareilla on heikko. Vahvuus riippuu sekä siitä, miten täyteen yleensä melko ontoksi tulostettava kappale on tehty sekä siitä, miten eri tulostuskerrokset ovat kiinnittyneet toisiinsa.

Prahan yliopistossa on tutkittu myös ajatusta voitaisiinko maatilamittakaavassa samalla tekniikalla korjata koneiden kulutusosia, "hitsaamalla" automaattisesti kyntöauran vantaaseen lisää metallia vastaavalla tavalla kuin nykyiset 3D-tulostimet tulostavat muovia. Metallin tulostaminen on nykyisin jo mahdollista – tässä toteutus perustui hitsausrobottiin. Tulokset osoittivat, että periaatteessa näin voi tehdä. Kuluneen vantaan päälle voidaan tulostaa uusia kerroksia, mutta hitsausmateriaalista riippumatta se kuluu silti uudelleen pois melko nopeasti. Kulutusosien valmistaminen teollisesti perustuu materiaalien valinnan lisäksi myös lämpökäsittely- ja karkaisumenetelmiin, jotta pintakovuus saadaan korkeaksi ja kulutuskestävyys hyväksi.

Tämän lehden lopussa olevalla palstalla lukijat esittelevät omia keksintöjään, ja nyt kannustankin lukijoita lähettämään palstalle esimerkkejä siitä, mitä kaikkea hyödyllistä 3D-tulostimella voidaan maatilalla tehdä!

Kirjoittaja on työkoneautomaation ja maatalousteknologian dosentti

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Tekoäly 0.2

Kolumnit KV 14/2019 07.10.2019