Älykkäät päät yhteen: Metallin 3D-tulostusta tutkitaan innolla

Vielä 1980-luvulla varaosia löytyi helposti kaupan hyllyltä. Nykyään monet tuotteet ovat tilaustavaraa, mutta odotusaika voi jatkossa lyhentyä 3D-tulostuksen ansiosta.

–Tulevaisuudessa tarvittavalle osalle voi ostaa netistä 3D-mallin ja lähettää sen haluamaansa tulostuspalveluun. Valmistus ja toimitus on nopeaa, visioi palvelupäällikkö Tommi Sykkö Merinovasta.

Merinova Oy on teknologiakeskus, joka auttaa kotimaisia yrityksiä menestymään tarjoamalla asiantuntijuutta hanketoimintaan ja liiketoiminnan kehittämiseen Vaasan seudulla ja myös valtakunnallisesti.

3D-metallintulostuksen prototyyppejä
–Metallin 3D-tulostaminen on vielä kallista, mutta metallista voidaan tulostaa lähes mitä tahansa.
Tulostettavat osat ovat kooltaan luokkaa 10–30 cm, kertoo Tommi Sykkö. Kuva: Rayko Toshev, Vaasan yliopisto

Tietyille aloille sopii toisia paremmin se, ettei pääomia tarvitse pitää isossa tuotevarastossa, vaan valmistus tapahtuu tilauksesta.

Muovituotteita on valmistettu teollisuudessa jo pitkään sekä ruiskupuristamalla että 3D-tulostamalla, mutta metallin tulostaminen on vasta tulossa.

3D-tulostamisessa valmistaminen täytyy ajatella kokonaan uusiksi. Tulostamisessa raaka-ainetta lisätään – ei poisteta – valmiin esineen muodostamiseksi. Metallinvalmistuksessa perinteisesti sorvataan esimerkiksi rautatangosta pienempi kappale, kun taas tulostamalla syntyy suoraan uutta.

–Monimutkaisia muotoja voi olla helpompi ja järkevämpi tulostaa perinteiseen valmistusmenetelmään nähden. Monissa yrityksissä haetaan parhaillaan uusia ratkaisuja ja mietitään, kannattaako osia lähteä tekemään jatkossa 3D-tulostamalla, Sykkö kertoo.

Yritykset ottavat oppia toisiltaan

EnergyVaasa 3D-center -osaamiskeskus on Pohjanmaan liiton rahoittama EU-hanke, jonka tarkoitus on lisätä paikallisten yritysten ja korkeakoulujen osaamista metallin 3D-tulostamisessa. Toiminta perustuu avoimeen, verkostomaiseen yhteistyöhön: teknisiä kysymyksiä pohditaan yhdessä ja testataan erilaisia ratkaisumalleja.

Merinova ja Vaasan ammattikorkeakoulu ovat vastanneet toiminnan käynnistämisestä.

–Olemme saaneet kiitettävän paljon yrityksiä mukaan. Ahaa-elämys voi syntyä yhdessä tekemällä. Kun yksi keksii kokeilla jotakin, toinen voi saada siitä idean täysin erilaiseen tuotteeseen omassa tuotannossaan, Tommi Sykkö kertoo.

Osaamiskeskuksen fyysinen koti on korkeakoulujen yhteisessä opetus- ja tutkimuslaboratorio Technobothniassa, jonne saatiin 3D-metallintulostin Vaasan yliopistolta vuoden 2020 kesällä.

Suojapukuisia miehiä laboratoriossa.
Metallin tulostaminen pulverista vaatii asianmukaisen suojapukeutumisen ilman pandemiaakin. Koetulostuksia on
tehty Technobothnian lisäksi muissakin kaupungeissa eri 3D-tulostimilla. Kuva: Sami Elomaa, Vaasan ammattikorkeakoulu

Yhteisissä tapaamisissa on lähdetty kehittämään tuotetta ideasta, jota on testattu tulostamalla eri prototyyppiversioita. Koronapandemia siirsi kehitystyön verkkoon. Tommi Sykön mukaan se ei ole kuitenkaan hidastanut tahtia.

–Olemme hyödyntäneet tapaamisissa etäyhteystyökaluja. Porukka on ollut hyvin mukana ja motivoitunutta.

Pienet osat vaativat Sykön mukaan usein monta työvaihetta. 3D-centerin yhteisissä työpajoissa on tutkittu, voiko esimerkiksi 5–6 työvaihetta kutistaa yhteen, tai tehdä edes osan prosessista tulostamalla. Kokeiluja on tehty eri metalleista pulveripetimenetelmällä. Metallista on 3D-tulostettu esimerkiksi moottorin polttokammio, hydraulinen kiristin, poranteriä ja muita työkaluja.

Alan koulutus tuo yrityksiin uutta osaamista

Pohjanmaa on tunnettu vahvasta energiaklusterista. Myös EnergyVaasa 3D-center -hankkeessa on mukana energia-alan yrityksiä ja valmistavaa teollisuutta.

Alihankintatuotteita tekevän SOP-Metal Oy:n Pekka Särkiniemi uskoo, että metallintulostuksesta tulee yksi valmistusmenetelmä muiden rinnalle. Jatkossa insinöörien tulee osata sekä perinteinen suunnittelu että uudet valmistusmenetelmät.

–Me olemme tekemisissä paljon kuparin kanssa ja olemme testanneet sen tulostamista laadun, kuten sähkönjohtavuuden kannalta. 3D-tulostus onnistuu jo tiettyyn pisteeseen saakka. Vielä pitäisi saada asiakkaat tajuamaan, mitä kannattaa tulostaa.

Pekka Särkiniemi ja Tommi Sykkö ovat tyytyväisiä EnergyVaasa 3D-Center -hankkeen herättämään kiinnostukseen.
Kuva: Tommi Sykkö.

Kova kilohinta on Särkiniemen mukaan suurin este metallin tulostamisen kannattavuudelle. Hän tietää kuitenkin tapauksen, jossa tehdas pystyi viikossa jatkamaan toimintaansa kalliin, mutta nopeasti toimitetun 3D-tulostetun osan ansiosta. Perinteinen valmistus olisi kestänyt toimitusaikoineen 13 viikkoa.

–Hanke toi uskoa meille ja alueen yrityksille, sillä monet suunnittelijat olivat olleet skeptisiä metallin tulostamisen mahdollisuuksista.

Myös Vaasan ammattikorkeakoulun opettajat ovat kerryttäneet oppia hankkeessa, jonka tuloksia siirretään seuraavaksi opiskelijoille. Särkiniemi on tyytyväinen, että alan osaaminen vahvistuu Pohjanmaalla.

–Uskon, että hanke tuo tullessaan sen, että korkeakouluista tulee työelämään kavereita, jotka näkevät, mitä tekniikalla voidaan tehdä, ja he tuovat työmaille uusia ajatuksia ja ideoita.

EnergyVaasa 3D-Center -hanke

Toteutusaika: 1.5.2019–30.6.2021
Kokonaiskustannukset: 268 000 €
EAKR- ja valtion tuen osuus: 214 400 €

Hankkeen päätoteuttaja on Merinova ja osatoteuttaja Vaasan ammattikorkeakoulu.
Rahoittajat: Pohjanmaan liitto 80 % (EAKR) ja loput 20 % toteuttajien lisäksi alueen yrityksistä ja kunnista.