Teollinen 3D-tulostus mullistaa komponenttivalmistusta ‒ tieto siitä, mitä kaikkea pystytään tekemään, on lisääntynyt

Rajusti lisääntyvä 3D-tulostus on ”lisäävää valmistusta” (additive manufacturing). Ylöjärvellä on 3DStep Oy -yritys, jossa 3D-tulostimet tekevät töitä jatkuvalla syötöllä. Yritys valmistaa komponentteja sekä metallista että muovista. Pelkästään muovista valmistuu toista tuhatta osaa päivässä.

”Moni vertaa ammattimaista 3D-tulostusta kotikoneiden nopeuteen ja jälkeen, vaikka ammattitason laitteilla ja materiaaleilla saadaan aikaiseksi 3D-tulosteita, jotka kelpaavat komponenteiksi ydinvoimaloihin, laivoihin, avaruusaluksiin ja lentokoneisiin. Niissä paikoissa komponenttien luotettavuuden pitää olla huippuluokkaa. Kaikki eivät aivan samanlaista laatua välttämättä vaadi, mutta toimivia komponentteja kuitenkin”, Petri Pitkänen 3DStep Oy:ltä aloittaa. 3DStep oli mukana Alihankintamessuilla Tampereella.

3D-tulostuksen tekniikka on yli vuosikymmenen vanhaa, mutta vuosien varrella ovat parantuneet tarkkuus ja materiaalien laatu. Toisaalta myös ymmärrys ja tieto siitä, mitä kaikkea 3D-tulostuksella pystytään tekemään, on lisääntynyt. Valmistava teollisuus ei ehkä ole aina ymmärtänyt, millaisia mahdollisuuksia tulostus tarjoaa.

Automaattisorvi ei ole konepajalla edullinen kone, ja myös ammattimaiset 3D-tulostimetkin maksavat miljoonan kappale.

Kun jokin perinteisesti valmistettu – puristamalla, valamalla, hitsaamalla tai sorvaamalla valmistettu – osa korvataan 3D-tulostetulla osalla, se muuttaa valmistuksessa monta asiaa ja osa on syytä suunnitella 3D-tulostusta ajatellen.

Materiaalivaraston arvoa voidaan pienentää, kun ei tarvita monen eri lujuusluokan terästä varastossa putkina, levyinä tai tankoina. Vastaavasti myös muoviraaka-aineiden kohdalla käy samoin.

Valmiiden komponenttien varastoa voidaan pienentää tuotannossa, koska komponentit voidaan varastoida digitaalisesti ja valmistaa tarpeen mukaan ja jopa tuotekehitystä voidaan tehdä joustavasti normaalin tuotannon yhteydessä.

Monimutkaisia ratkaisuja voidaan korvata kevyemmillä ja jopa paremmilla ratkaisuilla. Komponenttien koko voi olla tulosteissa pienempi.

3D-tulosteet näkyvät etenkin vanhempaan kalustoon tarvittavien komponenttien ja varaosien määrässä. Asiakkaalle voidaan tulostaa osat tilauksen mukaan.

3D-tulostamalla voidaan valmistaa myös onttoja ja sokkeloisia rakenteita. Esimerkiksi lämmönhallintaan, kuten jäähdyttimiin, liittyvät komponentit voivat olla hyvin kompakteja. Kuvassa jäähdytysrivat on integroitu rakenteeseen. Kuva: Seppo Pentti

Kun valmistetaan erilaisia osia, pitää käytössä olla oikeat materiaalit. Teollisessa jauhepetitulostuksessa lähtökohtana on metalli- tai muovijauhe. Jauheen raekoko on n. 60um mikä osaltaan mahdollistaa erittäin tarkat detaljit. Lopullisen tulosteen seinämävahvuus voi olla puoli milliä. Metallitulostuksessa ratkaisevat laserin tarkkuus ja se, miten tarkasti jauhetta onnistutaan sulattamaan.