Aalto-yliopiston konetekniikan laitoksen tutkimuspäällikkö Jukka Tuomi tuntee 3D-valmistusteknologian mahdollisuudet juuria myöten. Viiden viime vuoden aikana hän on nähnyt, miten 3D on harpannut keskiraskaan ja raskaan teollisuuden tärkeäksi valmistusmenetelmäksi. Teollisuuslaitoksiin on alkanut syntyä tulostushuoneita, joissa on jääkaappipakastimen kokoisia tulostimia.

"3D-tulostusalan globaali liikevaihto kasvaa nyt vuosittain 25–30 prosenttia."

Enää 3D:llä ei valmisteta vain prototyyppejä vaan myös työvälineitä ja erilaisia tuotantosovelluksia lentokonemoottorin osista alkaen. Materiaalina voi olla muovi, metalli tai komposiitit. 3D ei korvaa perinteisiä teknologioita, sorvausta, jyrsintää ja hiomista, jotka ovat materiaalia poistavia menetelmiä. Niiden rinnalle rynnivä 3D on materiaalia lisäävä menetelmä, jossa digitaalisesta mallista tulostetaan kolmiulotteinen kappale.

Tämän myötä tehtaat eivät kuole, mutta teolliset tuotantoprosessit mullistuvat.

– Tuotteet ja tuotanto on suunniteltava uudelleen, jotta 3D:n hyödyt saadaan irti. Tämä on lyömässä läpi maailman suurimmissa valmistusalan yrityksissä, Tuomi sanoo.

Yksi esimerkki on Siemens, joka valmistaa energiatuotantoon muun muassa kaasuturbiineja. 3D:n ansiosta kalliiden komponenttien käyttöikä jatkuu tai hyötysuhde paranee niin, että vähemmällä uusiutumattomalla raaka-ainemäärällä päästään samaan energiatuotantomäärään kuin
aiemmin.

 

Yksi tuloste korvaa kymmenen osaa

3D-tulosteissa pystytään toteuttamaan nyt sellaisia geometrioita, jotka ovat aiemmin olleet mahdottomia.

– Finnairin Airbus-lentokoneissa on paljon 3D-tulostettuja osia, joita ei pystytä valmistamaan mitenkään muuten. Yksi tulostettu 3D-komponentti voi korvata perinteisen rakenteen 15–20 eri osaa. Se saattaa olla kalliimpi, mutta kokonaiskannattavuus nousee paremmaksi. Näin esimerkiksi ilmastointilaitteen koko saadaan paljon entistä pienemmäksi.

Suhteellisen hidas tulostus ei sovi esimerkiksi kymmenien miljoonien samanlaisten kännyköiden tuotantoon. Erikoiskomponentit ovat eri asia. Korvakäytävään laitettava kuulokojeen henkilökohtainen osa on hyvä esimerkki massatuotteiden personoinnista. Niitä on käytössä miljoonia.

 

Ihminen uuden edessä

3D-tulostusalan globaali liikevaihto kasvaa nyt vuosittain 25–30 prosenttia. Tämä tuo mukanaan monia haasteita: tuotantovastaavien ei ole helppo laskea, mikä menetelmä on tehokkain ja mihin kannattaa investoida. Myös tuotannon ohjausperiaatteet menevät osittain uusiksi.

Koulutuskaan ei ole pysynyt muutoksen mukana. Esimerkiksi Aalto-yliopisto tarjoaa 3D-tulostusalan opetusta, mutta työelämässä jo olevien täydennyskouluttamisessa on iso urakka.

Suomi edustaa pientä osaa maailman 3D-tuotannosta, mutta meillä on muutamia alan huippuyrityksiä. Esimerkiksi lentomoottorien valmistuksessa käytettävä uusi tuotantotekniikka on kehitetty suomalaisessa yhtiössä.