Metallin 3D-tulostaminen voi olla "neljäs teollinen vallankumous" – Nyt mukaan lähtee perinteinen tulostinjätti ja valmistus voi palata lähemmäs kuluttajaa

Metalliosia valmistetaan yhä enemmän 3D-tulostamalla. Tekniikan kasvua siivittää mahdollisuus tehdä mutkikkaampia osia ja pienempiä sarjoja.

tekniikka
VTT:n 3D-metallitulostimella tulostettuja komponentteja
VTT:n 3D-metallitulostimella tulostettuja komponenttejaAntti Lähteenmäki / Yle

Teknologian tutkimuskeskus VTT:n laboratoriossa Espoon Otaniemessä on esillä komponentteja, jotka on valmistettu tutkimuskeskuksen 3D-metallitulostimella.

Tämän tavan valmistaa metalliosia ennakoidaan kasvattavan tulevaisuudessa suosiotaan, sillä se mahdollistaa uudenlaisten rakenteiden tekemisen, ja helpottaa pienten sarjojen valmistamista. Tekniikasta käytetään myös termiä materiaalia lisäävä valmistus.

Pienemmille sarjoille on kysyntää esimerkiksi autoteollisuudessa, jossa metallitulostusta jo hyödynnetäänkin.

Kasvua hidastaa tekniikan hitaus ja kalleus. VTT:n tulostamien osien valmistumisessa on voinut mennä parikin vuorokautta. Tekniikan kehittyessä siinä nähdään kuitenkin monia hyötyjä perinteisiin mekanismeihin verrattuna.

– Metallitulostamisen hyödyntäminen on lähtenyt liikkeelle kolmelta toimialalta: lentokone- ja avaruusteollisuudesta, autoteollisuudesta ja lääketeollisuudesta, sanoo VTT:n tiimipäällikkö Pasi Puukko.

– Hyvin paljon kehitystä tapahtuu tällä hetkellä kone- ja laiterakennuksen piirissä, energiateollisuudessa ja prosessiteollisuudessa, Puukko toteaa.

Tunnettu tulostinvalmistaja näkee kasvumahdollisuuksia

Metallitulostuksen markkinat kasvavat. Osaa kasvusta havittelee varsinkin perinteisistä tulostimista ja muusta tietotekniikasta tunnettu HP, joka kertoi hiljattain tuovansa markkinoille 3D-metallitulostimen (siirryt toiseen palveluun) vuonna 2020.

Yhtiöstä kuvaillaan uuden tekniikan voivan jopa mullistaa valmistavaa teollisuutta.

– Näemme tässä erittäin suuria mahdollisuuksia, jolla edesautamme ja nopeutamme 4. teollista vallankumousta. Valmistava teollisuus on noin 12 biljoonan dollarin markkina, jonka perusprosessit ovat vielä pitkälti analogisia, sanoo HP Finlandin toimitusjohtaja Jarkko Huhtaniitty.

– Tuomme teknologian, jolla metallin tulostaminen on mahdollista laajassa tuotantokäytössä. HP:n Metal Jet -tulostinta sekä sen prosesseja on kehitetty ympäri maailmaa HP:n laboratorioissa, Huhtaniitty kertoo.

HP Finlandin toimitusjohtaja Jarkko Huhtaniitty
HP Finlandin toimitusjohtaja Jarkko HuhtaniittyAntti Lähteenmäki / Yle

Valmistus saattaa palata lähemmäs kuluttajia

Huhtaniitty kuvailee metallitulostuksen yleistyessään saattavan muuttaa globalisaation perinteistä suuntaa.

– Tässä voidaan tuoda valmistusta takaisin vähän lähemmäs kuluttajaa, kun tulee mahdollisuus tehdä räätälöityjä tuotteita nopeasti, kustannustehokkaasti ja lähempänä kuluttajaa.

– Jos ajatellaan vaikka auton valmistusta, on yhdessä autossa on noin 6000–8000 erilaista osaa. Asiakkaat haluavat yhä enemmän räätälöityjä autoja, ja massakustomointi tulee tällä teknologialla kustannustehokkaasti mahdolliseksi tehdä, Huhtaniitty ennustaa.

Tyypillisesti komponentit, joita 3D-tulostetaan, ovat suhteellisen pieniä ja monimutkaisia rakenteita. VTT:n Puukko kertoo 3D-tulostuksen hyötyjen olevan tämäntyyppisessä valmistuksessa suurimmillaan.

VTT:n tiimipäällikkö Pasi Puukko
VTT:n tiimipäällikkö Pasi PuukkoAntti Lähteenmäki / Yle

Etuna tulostamisessa on lisäksi se, ettei työstämisessä tule materiaalihukkaa. Tulostuksessa materiaali laitetaan komponentin muotoon, eikä sitä työstetä suuremmasta kappaleesta kuten perinteisesti.

Mikä hidastaa metallitulostuksen yleistymistä? VTT:n Puukko näkee taustalla ainakin kolme mahdollista syytä:

Ensimmäiseksi vielä ei varmaan täysin hahmoteta, mihin teknologia soveltuu ja mitkä ovat sellaisia sovelluksia, josta suurin hyöty saataisiin irti.

Toiseksi suunnitteluosaamisesta voi olla vielä puutetta. Tällä teknologialla parhaiten tuotettavia komponentteja ei osata oikein vielä suunnitella.

Kolmanneksi tulostaminen on ollut aika hidasta ja sitä kautta kallista. Tulostimien hinnat liikkuvat sadoissa tuhansissa euroissa. Teknologian kehitys muuttaa kuitenkin tätä tilannetta.

VTT:n 3D-metallitulostimella tulostettu komponentti
VTT:n 3D-metallitulostimella tulostettu komponenttiAntti Lähteenmäki / Yle

Tulostamalla voi päästä samoihin lujuusasteisiin kuin muillakin valmistustavoilla, kun kaikki valmistuksessa on kohdallaan. Kehitettävää on kuitenkin laadunvarmistuksessa, jotta tulostetut komponentit ovat varmasti joka kerta tasalaatuisia. Lujuudessa on eroja, jotka riippuvat muun muassa tulostukseen käytetystä teknologiasta.

Suomessa metallitulostusta tarjoavia yrityksiä ovat ainakin 3dStep, Materflow ja 3dFormtech. Metallitulostuksen markkinat ovat pääosin yritysten välisessä liiketoiminnassa, eivätkä komponentit useinkaan näy suurelle yleisölle vaan päätyvät laitteiden uumeniin.

Aiempia uutisia aihepiiristä:

Onko tässä vuoden turhake? Tutkijat tyrmäävät 3D-kotitulostimen - hyödytön ja vaarallinen laite (25.5.2018)

Mitä ihmettä, 3D-tulostus turvaa työpaikkoja – "Tekee suomalaisen tuotannon kilpailukykyisemmäksi" (28.12.2016)

Aiheesta muualla:

Metallien 3D-tulostuksen materiaalien kierrätettävyys (siirryt toiseen palveluun) (Tampereen ammattikorkeakoulun TAMK Journal)

VTT 3D-tulosti älykkään metalliosan: mahdollistaa kehitysaskeleen kohti tekoälyä (siirryt toiseen palveluun) (VTT)