Uuden aikakauden valmistus

Pirkanmaalla 3D-tulostukseen uskotaan vahvasti ja alue on päättänyt olla teknologian sekä sen sovellusten kärkijoukoissa. 3D Boosti ja 3D Invest -hankkeet muodostavat taisteluparin, jonka avulla alueelle luotiin rautaista osaamista ja tutkittiin 3D-tulostuksen tieteellisiä ulottuvuuksia.

Hankkeita toteuttivat Sastamalan koulutuskuntayhtymä, Tampereen teknillinen yliopisto ja Tampereen ammattikorkeakoulu, minkä ansiosta osaajia löytyy hyvin poikkitieteellisesti. Hankkeiden tavoitteet jaettiin tarkoituksella kahteen eri toimintaan, kertoo Tampereen ammattikorkeakoulun Teollisuusteknologiayksikön johtaja Hannu Kivilinna.

”3D-Investin avulla toteutettiin laitehankintoja ja Boostilla tutkimus- ja muuta toimintaa mukaan lukien yrityksille suunnattua osaamisen ja tiedonjakoa. Laitehankinnoissa pidimme huolen siitä, ettei samanlaisia laitteita hankittu kaikille kolmelle toimijalle. Näin saamme käyttöömme monipuolisen portfolion ja vältimme päällekkäisyyksiä”, Kivilinna kertoo.

Hankkeiden tuomilla synergiaeduilla haetaan Pirkanmaalle kansainvälisesti kovatasoista osaamista, jossa koko tuotantoketju tutkimuksesta ja suunnittelusta lopullisen tuotteen valmistamiseen olisi kotimaisten toimijoiden hyppysissä.

”Varmaa on se, että jos meillä ei tulevaisuudessa ole omaa osaamista tämän asian tiimoilta, joudumme tilaamaan tuotteet ulkomailta”, Kivilinna painottaa.

Nesteen fotopolymerisointi mahdollistaa tuotteiden valmistuksen, joiden kokoluokka on vain muutamia millimetrejä. Käytettävät materiaalit ovat esimerkiksi alumiinioksidi ja zirkoniumoksidi. Kuva 3D Pirkanmaan.

3D-tulostus ja sen ympärillä olevat teknologiat ovat nopeasti kasvava ala, johon myös tavallinen kuluttaja on saattanut jo törmätä. Yksityisille kuluttajille suunnattuja 3D-tulostimia voi ostaa halvimmillaan parilla sadalla eurolla, mutta tutkimukseen ja teolliseen valmistukseen käytettävät laitteet ovat aivan eri hintaluokissa, Kivilinna painottaa.

Myös tulostimien käyttämät materiaalit eroavat toisistaan suuresti. Esimerkiksi 3D-Investin kautta hankituilla välineillä voidaan ”tulostaa” metallia ja keramiikkaa tutumman muovin lisäksi, Kivilinna sanoo. Kolmelle organisaatiolle hankittiin erilaisia laitteita, jotka hyödyntävät eri materiaaleja toiminnassaan ja tukevat jokaisen erityisosaamisaluetta. Tällöin pystyttiin ottamaan huomioon jokaisen oppilaitoksen erilaiset roolit sekä intressit.

TTY:llä on käytössään metalli- ja keramiikkatulostimia ja toiminta suuntautuu ennen kaikkea tieteelliseen tutkimukseen, jota laitteisto tukee. TAMK:illa puolestaan keskitytään tulevien suunnittelijoiden ja tuotannon vastuutehtävissä toimivien opiskelijoiden kouluttamiseen, joten tulostimiksi valittiin vaativiin teknisiin haasteisiin soveltuvaa laitteistoa. SASKY:n toiminnan ytimessä on tarve kouluttaa osaajia operoimaan mitä erilaisimpia laitteita tuotannossa.

TTY:lle on hankittu jääkaapin kokoinen 3D-tulostin, Lithoz CeraGab 7500, jota voidaan hyödyntää valmistuksessa ja tutkimuksessa. Kuva 3D Pirkanmaa.

”Ammattilaisten kesken ei puhuta niinkään tulostamisesta, vaan ainetta lisäävästä menetelmästä. Englanniksi additive manufacturing (AM). Erona perinteiseen valmistukseen on se, että siinä missä ennen materiaalia poistettiin esimerkiksi metallilevystä leikkaamalla, AM-menetelmässä ainetta lisätään, kunnes haluttu kappale on valmis”, Kivilinna selventää.

Vaikka AM-menetelmässä on suurta potentiaalia, ei se Kivilinnan mukaan ole heti käyttövalmis ratkaisu valmistavan teollisuuden ongelmiin. Yksi ratkaiseva tekijä AM-menetelmän tulevaisuudessa on se, miten hyvin tieto siitä ja sen tarjoamista mahdollisuuksista sekä rajoitteista kulkeutuu yrityksille ja muille toimijoille.

”Hankkeen tiimoilta on mukana myös yrityksiä, joille olemme tarjonneet tietoa ja osaamista AM-menetelmästä. Tämän lisäksi voimme teettää yrityksille tuotteita, jotka ne ovat itsenäisesti tai meidän avustuksellamme suunnitelleet”, Kivilinna kertoo.

AM-menetelmällä voidaan valmistaa tuotteita, jotka eivät välttämättä heti tulisi mieleen kun puhutaan ”tulostuksesta”. Periaatteessa mikä tahansa tuote, koruista hammasproteeseihin, voidaan valmistaa menetelmän avulla. Vaaditaan vain hyvät suunnitelmat ja sopivat materiaalit.

TAMK keskittyy tulevaisuuden ammattilaisten koulutukseen. Kuva 3D Pirkanmaa.

Kivilinnan mukaan erityisesti suunnittelun osalta olisi vielä parannettavaa, sillä hänen mukaansa AM-menetelmä vaatii aiemmasta poikkeavaa suhtautumista suunnitteluun. Osa suunnittelijoista voi hänen mukaansa olla kiinni vanhoissa ajatusmalleissa, mutta tähän pyritään puuttumaan tuomalla tietoa heidän saatavillenen. Suomi on Kivilinnan mukaan hyvissä asemissa globaalisti AM-menetelmän hyödyntämisen osalta, vaikkakin jäämme jälkeen esimerkiksi Saksaan verrattuna.

Antti Torven AM-menetelmällä valmistama uniikki puukonkahva voitti Suomi 100 3D-tulostuskilpailun.

3D Boosti ja 3D Invest hankkeet ovat saaneet korkean tason kansainvälistä näkyvyyttä, kun ne valittiin Euroopan Regio Star Awards 2017-kilpailun finaaliin. Voittajat julkistetaan vuoden 2017 lokakuussa. Kivilinna toteaa hankkeiden osuneen oikeaan aikaan ja paikkaan, sillä Pirkanmaalla 3D-osaamista on haluttu kehittää ja siihen on panostettu. Kivilinnan mukaan paras mahdollinen tilanne tulevaisuudessa olisi, jos Suomeen saataisiin yrityksiä, jotka veisivät tuotteitaan muualle.

”AM-menetelmän ympärillä on ollut paljon hypeä, mutta meidän pitää olla varovaisia sen kanssa. Kaikkea ei tulla tekemään menetelmän avulla, sillä esimerkiksi akselin valmistaminen on vielä helpompaa ja halvempaa perinteisillä menetelmillä”, Kivilinna varoittaa. Toisaalta AM-menetelmällä voidaan tuottaa pieniä, jopa uniikkeja eriä jostain tuotteesta. Tällainen on esimerkiksi Antti Korven ideoima ja toteuttama uniikki puukonkahva. Puukonkahva toi Korvelle vuonna 2017 Suomi 100 3D-tulostuskilpailun voiton.

Juuri yksilöllisten ja pienten sarjojen tuotannossa piilee Kivilinnan mukaan AM-menetelmän suurimmat mahdollisuudet. Tämä avaa mahdollisuuksia myös perinteisempien teollisuuden alojen ulkopuolelle. Esimerkiksi terveydenhoidon puolen tarpeisiin voidaan valmistaa instrumentteja kirurgeille ja yksilöityjä tuki- ja liikuntaelimien toimintaa tukevia tuotteita potilaille.