Kirkas lasersäde poukkoilee metallijauheen päällä pienen lasiruudun takana. Käynnissä on metallin 3D-tulostaminen LUT-yliopiston lasertyöstön ja 3D-tulostuksen laboratoriossa.
– Teemme tässä 3D-tulostamalla hunajakennorakennetta. Voimme näin jäljitellä esimerkiksi luonnossa esiintyviä rakenteita, joita on vaikea tai mahdoton tehdä perinteisillä valmistusmenetelmillä, Lappeenrannan-Lahden teknillisen yliopiston lasertyöstön ja 3D-tulostamisen tutkimusryhmän tutkija Mohsen Amraei kertoo.
Esine syntyy sulattamalla kerros kerrokselta metallijauhetta lasersäteen avulla. Ennen tulostamista esineestä on tehty tietokoneella digitaalinen malli, jonka tiedot on siirretty tulostimeen.
Läpimurto tulossa
Kolmiulotteisen tulostamisen eli 3D-tulostamisen on jo pitkään arvioitu tuovan vallankumouksen teolliseen tuotantoon yhdessä muiden ilmiöiden kuten automaation, digitalisaation ja robotiikan kanssa.
On jopa ennakoitu, että teollisuustuotantoa saattaa siirtyä takaisin halvan työvoiman maiden jättitehtaista lähemmäksi kuluttajia pienempiin tehtaisiin esimerkiksi Suomeen. Tämä olisi tulosta siitä, että halpa työvoima ei enää olisikaan keskeinen kustannustekijä automatisoidussa tuotannossa.
Suomessa 3D-tulostamisen läpimurto on kuitenkin antanut odottaa itseään ainakin metallitulostamisen osalta. Muovien teollista 3D-tulostusta Suomessa sen sijaan on jo enemmän käynnissä.
Suomessa on nyt aloitettu laaja tutkimushanke näiden tuotantotapojenvaikutuksista yhteiskuntaan laajalti.
3D-alan tutkimus ja koulutus on Suomessa keskittynyt pitkälti LUT-yliopistoon Lappeenrannassa. Yliopistossa uskotaan, että 3D-tuotantotavan teollinen läpimurto on nyt käsillä.
– Sanoisin, että parin vuoden sisällä täälläkin nähdään metallien 3D-tulostusta ihan tuotannollisessa mittakaavassa, sanoo LUT-yliopiston lasertyöstön ja 3D-tulostamisen professori Heidi Piili.
Maailmalla jo arkipäivää
Professori Piilin mukaan Keski-Euroopassa ja erityisesti Saksassa metallien 3D-tulostaminen on jo laajalti käytössä.
– Maailmalla metallien 3D-tulostus on jo teollinen standardi. 3D-tulostimista on tullut osa tehtaiden tuotantolinjastoja, Piili sanoo.
Suomi on jälkijunassa teollisuusrakenteensa vuoksi.
– Esimerkiksi Saksassa 3D-tulostuksen johtavana voimana on ollut auto- ja lentokoneteollisuus. Suomessa teollisuus on keskittynyt enemmän suurten bulkkimaisten tuotteiden valmistukseen, jolloin 3D-tulostuksen hyödyt eivät ole niin selviä, professori Piili sanoo.
Kysyntä kasvanut
3D-metallitulostimia ei ole vielä juuri käytössä Suomen teollisuudessa. Myös 3D-tulostuksen palveluja teollisuudelle tarjoaa Suomessa vain kourallinen yrityksiä.
Yksi niistä on hämeenlinnalainen Delva Oy. Yrityksessä on tällä hetkellä kaksi metallitulostinta, mutta se on jo hankkimassa uusia. Syynä on lisääntyvä kysyntä.
– Markkinatilanne näyttää nyt siltä, että ollaan menossa kovaa vauhtia ylöspäin. Kaksi vuotta sitten oltiin vielä kokeiluasteella, mutta nyt on paljon hyviä projekteja, joissa kehitetään lopputuotteita teollisiin sovelluksiin, Delva Oy:n teknologiajohtaja Markku Lindqvist sanoo.
Myös Lindqvist ennustaa alan kasvavan huomattavasti parissa vuodessa.
Kolmiulotteisessa tulostuksessa Delvan asiakkaita kiinnostaa erityisesti parempien tuotteiden tekeminen. Kyse ei siis ole perinteisten tuotteiden tekemisestä uudella tavalla, vaan kokonaan uuden ja paremman osan suunnittelu.
– Tällainen osa toimii prosessissa paremmin kuin perinteinen tuote. Jossain tapauksessa pystytään valmistamaan jopa tuote, jota perinteisesti ei edes pystytä valmistamaan, Lindqvist sanoo.
Yhtiön tuotekirjo on laaja. Tulostamalla syntyy niin ruiskuvalumuotteja kuin erilaisia filttereitä ja suuttimia.
– 3D-tuotantotapa sopii erityisesti esineisiin, joissa virtaa jokin neste tai kaasu. Tuote pystytään tällöin yleensä tekemään tulostamalla paremmin kuin perinteisillä tavoilla, Lindqvist sanoo.
Keskeistä kolmiulotteisessa tulostamisessa ei olekaan enää itse tuotanto, jonka hoitaa tulostuskone, vaan tuotteen suunnittelu. Tuotteista voidaan tehdä entistä paremmin käyttötarkoitukseensa soveltuvia. Samalla voidaan myös säästää esimerkiksi materiaalikustannuksissa.
– Ei ole enää vanhojen valmistusmenetelmien ongelmia vaan pystytään käyttämään laajasti uusia geometrioita ja luomaan jotain täysin uutta, lappeenrantalainen yrittäjä Henri Paukkunen Hekatek-yrityksestä kertoo.
Yksikköhinta vielä kynnys
Paukkunen on tarjonnut parin vuoden ajan 3D-tulostuksen mahdollisuuksia yrityksille Etelä-Karjalassa. Yhtenä vaikeutena teknologian tarjoamisessa on ollut se, että 3D-tulostettujen tuotteiden yksikköhinta saattaa vielä olla korkeampi ja tuotanto hitaampaa kuin perinteisillä tuotantotavoilla.
Paukkunen uskoo, että tähänkin on tulossa muutos.
– Metallien tulostaminen on kehittynyt ja koneet nopeutuneet viimeisen viiden vuoden aikana. Uskon, että seuraavan viiden vuoden aikana kehitys vieläkin nopeutuu. Silloin pystytään jo tuottamaan halvempia osia nopeammin, yrittäjä Henri Paukkunen sanoo.