Tämän vuoden Formnext –messuilla (https://formnext.mesago.com) yksi huomiota kiinnittävistä asioista oli suurten, pursotustekniikkaan perustuvien muovitulostinten laaja valikoima. Aiempina vuosina tarjolla on ollut noin kourallinen varteenotettavia vaihtoehtoja, tällä kertaa määrä oli jo tuplaantunut. Suurella kokoluokalla tarkoitetaan tässä tapauksessa tulostimia, joiden tulostusalueen koko on jonkin akselin suuntaan 500 mm tai enemmän. Valtaosa tarjonnasta sijoittuu akseleiltaan 0,5 – 1,5 metrin väliin mutta markkinoilla löytyy myös toimijoita, joiden laitteilla tulostusalue on useita metrejä.

Asian taustalla on luonnollisesti tulostinvalmistajien erikoistuminen – perustulostinten markkinat alkaa olla melko lailla tukossa, joten valmistajat pyrkivät löytämään itselleen sopivan erikoistumisen jolla erottua markkinoilta. Parin viime vuoden aikana erikoistuminen on painottunut teknisiin erikoismuoveihin kuten PEEK ja PEKK, jotka vaativat n. 500 asteen lämpötilaa suuttimelta sekä lämmitettyä tulostuskammiota. Näihin ominaisuuksiin verrattuna suuren kokoluokan pursotuslaite voi yksinkertaisimmillaan olla jopa helpommin toteutettavissa. Laadukkaat, teollisuustason suuret laitteet toki vaativat samantapaisia ratkaisuja: parempia suuttimia/materiaalin syöttöä, lämmitettyä kammiota, seurantaa ja mahdollisesti myös automaattista jälkikäsittelyä.

Teollisen tason järjestelmä tosin vaatii laadukkaiden komponenttien lisäksi myös kokemusta. Kun tulostusajat ovat pitkiä, on entistä kriittisempää, että tulostus ei katkea kesken ajon.

Yleistä suuren kokoluokan pursotustekniikkaan perustuvista laitteista

  • Suutintekniikka: Yhtenä kompastuskivenä suuren kokoluokan (pursotustekniikkaan perustuvissa) tulostimissa on materiaalinsyöttö. Kun tulostusajat ovat pitkiä ja materiaalinsyötön välimatka pitenee, on perinteinen suutintekniikka aika herkkä materiaalimäärän vaihteluille ja virheille. Esimerkiksi filamenttia käyttävissä koneissa filamentin pitempi ja mutkikkaampi syöttömatka kelalta suuttimelle tarkoittaa usein suurempaa kitkaa syöttöletkuissa. Kitka puolestaan aiheuttaa suuremman vaatimuksen ruuveilla, jotka filamenttia vetävät. Tulostusajon nopeuden vaihdellessa pikaiset ”nykäisyt” ja kitka aiheuttavat yhdessä hetkellisiä syöttökatkoksia, kun lankansyöttö sutii. Pahimmillaan tämä voi jopa lopettaa tulostuksen, kun syöttörullat syövät filamenttiin kolon ja jäävät pyörimään tyhjää. Tämä on ollut mm. GermanRepRap X1000 –tulostimen vanhemmissa versioissa todellinen ongelma. Luonnollisesti granulaattisyöttöisissä järjestelmissä ei tätä vaaraa ole. Suuremmat suuttimen halkaisijat mahdollistavat suuremman tulostusnopeuden, mutta toisaalta kerroskorkeudet ovat silloin suurempia ja tulostusjälki karkeampaa.
  • Vaihdettavat suuttimet/tulostuspäät: Jotkut valmistajat ovat alkaneet räätälöidä tulostuspäitä käytettävän materiaalin mukaan koska eri materiaalit eivät välttämättä ole yhteensopivia keskenään (eivät sekoitu toisiinsa, sisältävät epäpuhtauksia, niillä on eri sulamislämpötila, jne.) Näissä tapauksissa tulostuspään nopea vaihto on tarpeellista, ja tähän liittyen valmistajilla on yleensä omia ratkaisujaan
  • Materiaali granulaattina/pelletteinä: Mitä suurempi tulostustilavuus 3D-tulostusjärjestelmässä, sitä todennäköisemmin materiaali syötetään granulaattia filamentin sijaan. Muita syitä ovat granulaattien halvempi materiaalikustannus sekä ruuvisyötön mahdollistama suurempi materiaalin sulatus/syöttönopeus.
  • Materiaalin kuivaus: Pitkissä tulostusajoissa materiaalin laatuun ja prosessin hallintaan on kiinnitettävä entistä enemmän huomiota. Yksi yleisimmistä ongelmista on se, tulostusprosessi on herkkä kosteudelle. Pursotustekniikkaan perustuvassa 3D-tulostuksessa muovi lämmitetään +200 C asteeseen jolloin siinä oleva kosteus höyrystyy ja voi aiheuttaa mm. höyrykuplia, jotka puolestaan heikentävät tulostuksen laatua. Tästä johtuen materiaalin kuivausjärjestelmiä alkaa olla jo pienemmän tulostusalan laitteissakin mutta suuremmissa se on suorastaan välttämätöntä.
  • Muovin pursotus + koneistus: Kun tulostuskoko ja –aika kasvaa, myös jälkikäsittelyn hoitaminen samalla kertaa alkaa kiinnostaa. Useat suurista valmistajista (mm. Cincinnati Inc sekä Thermwood) rakentavat järjestelmät siten että niissä on tulostuspään lisäksi koneistus. Näin saadaan tehtyä saman prosessin aikana suuria ja mittatarkkoja kappaleita. Luonnollisesti tämä näkyy ratkaisujen hinnassa.
  • Muovin tulostuspäät robotteihin: Markkinoilla on jo useampia valmistajia jotka tarjoavat käsivarsirobotteihin perustuvia robottisoluratkaisuja tulostuspäillä varustettuna. Muutama valmistaja tarjoaa myös pelkkiä tulostuspäitä (mm. ohessa listatut CEAD ja Herz). Käsivarsirobotilla on hyvät ja huonot puolensa – yleensä heikkoutena on tarkkuus, tosin suuren kokoluokan tulostuksessa materiaalikerrokset ovat niin suuria, että sillä on merkitystä vain jos samalla laitteella pitäisi tehdä myös koneistus.
  • Materiaalit: Suuren kokoluokan 3D-tulostimissa ja 3D-tulostusjärjestelmissä käytetään usein materiaaleja, joilla kutistuminen ei ole ongelma. Näitä ovat mm. kuitutäytteiset muovimateriaalit.
Kuva 1. Suurille muovitulosteille löytyy käyttökohteita lähes kaikilta teollisuudenaloilta, Formnext 2019 -messuilla yleisimmät esimerkit olivat vene-, ja ajoneuvoteollisuudesta.

Formnext 2019 messuilla esillä olleet suurten muovitulostinlaitteiden valmistajat

Stratasys: https://www.stratasys.com/3d-printers

Israelilainen Stratasys on alan pioneeri ja edelleen yksi maailman suurimmista 3D-tulostinten laitevalmistajista. Yritys on erikoistunut pursotustekniikkaan perustuviin laitteisiin, joista se käyttää nimitystä FDM (Fused Deposit Modeling). Yrityksellä on laaja valikoima teollisen tason laitteita, ja sillä on tarjota suuren mittakoon laitteita myös teknisten erikoismuovien (esim. ULTEM) valmistukseen.

Yrityksen laitteet on yleensä sidottu valmistajan tarjoamiin materiaaleihin, jolla pyritään varmistamaan tulosteiden laatu ja tulostusvarmuus. Tämä (ja Stratasysin brandi ylipäätään) näkyy laitteiden hinnoissa, jotka ovat lähes poikkeuksetta markkinoiden kalleimpia vaihtoehtoja hankintahinnaltaan.

On kuitenkin hyvä pitää mielessä, että yrityksen kohderyhmänä ovat teolliset valmistajat, jotka valmistavat osia mm. lentokoneteollisuuteen. Kun tulostusmateriaali on kallista, tulostusaika pitkä ja toimitusajat kriittisiä, on hintaero muihin laitteisiin verrattuna kuitenkin vähäisessä painoarvossa.

Tänä vuonna yritys julkaisi kaksi uutta materiaalia pursotuspuolelle, Antero™ 840CN03 joka on ESD –materiaali sekä Diran™ 410MF07 joka on nylon- pohjainen kestävä materiaali jossa on hyvälaatuinen pinta vähäisellä kitkalla. Lisätietoja materiaaleista mm.: http://blog.stratasys.com/2019/10/24/a-closer-look-at-3-new-fdm-materials-for-additive-manufacturing/

Stratasysilla on tarjolla runsaasti erilaisia laitemalleja mutta niistä suureen kokoluokkaan pääsee vain Stratasys F900. Tulostusalueen koko siinä on 914x610x914 mm.

Kuva 2. Stratasys F900 on tulostustilavuudeltaan yrityksen suurin FDM-tulostin. Oikealla Porsce 911 turbon sisääntulokanavan muotti, joka tulostetaan vesiliukoisesta materiaalista ja pinnoitetaan hiilikuidulla.

BigRep: https://bigrep.com/

Saksalainen BigRep on yksi vanhimmista pursotustekniikkaan perustuvista ”suuren mittakaavan” laitevalmistajista, joiden laitteisto on kehitetty avoimen RepRap –projektin pohjalta. Ensimmäinen versio, BigRep ”One” on avoimen mallinen laite mutta myöhemmät versiot on varustettu suljetulla kammiolla tulostusolosuhteiden parempaa hallintaa varten. BigRepin laitteita käyttävät lukuiset suuryritykset, mm. Ford ja Deutsche Bahn. Suomessa yrityksen valmistamia laitteita löytyy mm. Metsolta, Valtralta ja Aalto Yliopistolta. Suomessa jälleenmyyjänä on Vossi Group Oy (https://www.vossi.fi/teknologiat/3d-tulostus/3d-muovitulostimet/)

Tarjolla olevia 3D-tulostimia:

  • BigRep One: 1005x1005x1005 mm, hinta n. 55k€
  • BigRep Studio G2: 1000x500x500 mm, hinta n. 55k€
  • BigRep Pro: 1080x980x960 mm, hinta n. 165 k€
  • BigRep Edge: 1500x800x600 mm (tulossa)

Luonnollisesti ”vanhana” valmistajana yrityksellä on paljon kokemusta suurista tulosteista ja niihin liittyvistä ongelmista. Bigrep tarjoaa myös omaa ”blade” nimistä slaissausohjelmaansa, joka kuulemma soveltuu hyvin suurten kappaleiden valmisteluun. Kyseessä on Ultimakerin Cura –sovelluksesta muokattu/räätälöity oma versio.

BigRep on juuri julkaissut MXT –tulostuspään, joka löytyy uusimmista laitteista (tällä hetkellä mm. EDGE, myöhemmin myös PRO –versiosta). Tulostuspään avulla päästään suurempaan tulostusnopeuteen ja parempaan tulostusjälkeen. Kantavana ajatuksena on se, että tulostuspäässä on oma sulakammionsa, josta materiaalia saadaan syötettyä tasaisesti. Ainakin teoriassa tämä on tasaisempi ja varmempi ratkaisu kuin perinteinen tulostuspää ilman välikammiota. Toimintaperiaatteeseen voi tutustua oheisesta videosta: https://vimeo.com/302268863

Kuva 3. Vasemmalla BigRep Studio G2, Keskellä BigRep Pro, oikealla periaatekuva perinteinen pursottava tulostuspää vs MXT

Discovery: http://discovery3dprinter.com/en/home/

Espanjalainen Discovery on ollut esillä Formnext –messuilla aiemminkin, ja osastolta löytyi vaikuttavia esimerkkitulosteita niin teollisuudesta kuin muiltakin aloilta. Yrityksen laitteita käyttää mm. Airbus ja tarjolla on mm. ULTEM-pohjainen materiaali. Discoveryn laitteilla valmistetut kappaleet kestävät autoklaavauksen (180C, 140psi) ja laitetta käytetään mm. lentokoneteollisuuden varaosien valmistuksessa. Valitettavasti yritys ei suostunut kertomaan hintoja, mikä ilmeisesti tarkoittaa sitä, että hintoja kysyvät vain ne, joilla ei ole varaa laitteita ostaa. KU Leuvenin yliopistolla on Discoveryn järjestelmä käytössä.

Tarjolla olevia 3D-tulostimia:

  • Discovery 3D Printer: 1150 x 800×500 mm
  • Super Discovery 3D printer: 1300 x 2500 x 1000 mm, mutta koko on täysin räätälöitävissä asiakkaan tarpeen mukaan
Kuva 4. Discoveryn osastolla oli esillä tulostimen lisäksi runsaasti esimerkkikappaleita, joihin oli laitettu tulostusajat näkyviin. Oikealla olevan tuolin tulostusaika: 12 h, paino 18 kiloa

Modix: http://www.modix3d.com/

Israelilainen Modix myy tulostinlaitteitaan komponenttipaketteina, jotka asiakas kokoaa itse. Kilpailijoihin verrattuna hintataso on hyvinkin edullinen, vaikka päälle tulee reilun tuhannen euron kuljetuskustannukset ja tullit. Edullisesta hinnasta huolimatta laitteissa käytetyt komponentit vaikuttavat laadukkailta. Yritys esitteli Formnext -messuilla myös joitakin uusia tulostinmalleja, jotka tulevat virallisesti myyntiin vasta ensi vuoden puolella.

Tarjolla olevia laitteita vuodesta 2020 alkaen:

  • BIG-40: 400x400x600 mm, alkane 2900 USD
  • BIG-60 V3: 600x600x600 mm, alkaen 3500 USD
  • BIG-120X V3: 1200x600x600 mm, alkaen 6000 USD
  • BIG-METER: 1000x1000x1000 mm, alkaen 9500 USD
  • BIG-120Z: 600x600x1200 mm, alkaen 9000 USD
  • BIG-180x: 1800x600x600 mm, alkaen 12000 USD
  • MAMA: 1000x1000x1000 mm – 2000x5000x1000 mm. Koko räätälöidään asiakkaan tarpeen mukaan, hinta alkaen 30000 USD
Kuva 5. Modixin osastolla oli eri mallien hinnat selvästi esillä

Builder 3D Printers: https://builder3dprinters.com/

Hollantilaisen Builderin 3D-tulostimiin on saatavilla yrityksen itse kehittämä dual-ekstruuderi, joka mahdollistaa kahden värin/materiaalin valmistamisen samaan kappaleeseen. Toisaalta se myös mahdollistaa yhden värin käyttämisen kahdelta kelalta, jolloin tulostusmateriaali kestää tuplasti pitempään.

Tarjolla olevia laitteita:

  • Builder Extreme 1000 PRO: 700x700x820 mm, 20000 €
  • Builder Extreme 1500 PRO: 1100x500x820 mm, 22450 €
  • Builder Extreme 2000 PRO: 700x700x1700 mm, 25000 €
Kuva 6. Kaikki Builderin laitteet ovat suljetulla tulostuskammilla varustettuja ja niitä ohjataan kosketusnäytön kautta

Systec: https://www.systec.de/en/systec-gmbh/

Systec on saksalainen automaatiojärjestelmien toimittaja ja integraattori. Yrityksen tarjontaan kuuluvat myös mm. erilaiset lineaariset paikoitusjärjestelmät.

Se tarjoaa myös asiakaskohtaisesti räätälöityjä 3D-tulostinratkaisuja aina kokoluokkaan 3000 x 3000 x 1500 mm saakka. Laitteet voidaan varustaa yhdellä tai useammalla tulostuspäällä ja/tai työkalulla. Tarjolla olevat perusmallit:

  • inv3nt delta: 400x400x400 mm, hinta. n. 30 000€
  • inv3nt xtra L: 625x625x625 mm, hinta 40-50 000€
Kuva 7. Messuilla oli esillä systecin inv3nt delta tulostin. Oikealla yrityksen tarjoama paikoitusjärjestelmä

Wasp: https://www.3dwasp.com/en/

Italialainen Wasp on kohtalaisen tunnettu toimija 3D-tulostusalalla suurten rakennelmien tulostamisessa niin muovista kuin muistakin aineista. Muutama vuosi takaperin yritys nousi otsikoihin kokeilemalla ekokylän rakennusten rakentamista 3D-tulostamalla. Sama projekti on nyt saanut jatkoa uudella TECLA –projektilla, jossa valmistetaan asumisyksiköitä paikallisista kierrätettävistä materiaaleista, käytännössä pääosin savesta. Yritys julkaisi myös tämän vuoden puolella uuden, betonin ja saven 3D-tulostukseen suunnatun laitteen erillisen tulostuspään sijaan.

Yritykseltä on myös panostanut laitteistoihin ja ohjelmistoihin terveysalan sovelluksia silmällä pitäen. Juuri julkaistu ” Delta WASP Tech line” 3D-tulostinmallisto kykenee tulostamaan proteeseja PEEK –erikoismuovista, käyttäen raaka-aineena medikaaliluokiteltua granulaattia. PEEK on materiaalina kallista varsinkin filamenttina, ja yritys kertoo granulaatin käyttämisen tarjoavan merkittävää kustannussäästöä. Yritys tarjoaa myös ilmaista lisäosaa Blenderiin orteesien yms. valmistamiseen.

Yrityksen uusin suuremman kokoluokan muovin 3D-tulostin on 3MT, ja siinä voidaan käyttää raaka-aineena granulaattia.

Waspin laitetarjontaa suuremmalla tulostusalueella:

  • WASP 4070 Industrial: Ø 400 x 700mm, hinta alkaen 8200 €
  • WASP 4070 Industrial 4.0: Ø 400 x 700mm, hinta alkaen 10250 €
  • WASP 3MT Industrial 4.0: Ø1000 x 1000mm, hinta alkaen 26000 €
Kuva 8. Vasemalla WASP 3MT malli, keskellä 3MT mallin materiaalinsyöttöyksikkö koneen takana, oikealla betonin/saven 3D-tulostin

Robotfactory: http://lnx.robotfactory.it/en/

Italialainen robotfactory on pieni, edullisten 3D-tulostinlaitteiden valmistaja. Yritys on mukana suuren mittakaavan tulostuslaitteissa sillä tarjolla on liikkuvalla tulostusalustalla varustettu 3D-tulostin. Tämä mahdollistaa periaatteessa rajattoman X-suuntaisen tulostusalueen. Yritys julkaisi tämän vuoden aikana myös edullisen ”Silver Belt (kit)” mallistonsa, joka sisältää 3D-tulostimen komponentit. Lisäksi aiempaan Sliding 3D –mallistoon on nyt tarjolla koppi tulostusympäristön hallintaa varten. Kopin etureunassa on muovikaistaleet joiden läpi pidempi tulostettava kappale mahtuu tulemaan tarvittaessa läpi.

Tarjolla olevat 3D-tulostimet:

  • Silver Belt (Kit): 270x300x∞ mm, 2000 €
  • Sliding 3D: 410 x 380 x ∞ mm, 5000 € (?)
Kuva 9. Vasemmalla Robotfactory Silver Belt, keskellä saman yrityksen Sliding 3D ja suojakotelo, oikealla Blackbelt

Blackbelt: https://blackbelt-3d.com/

Hollantilainen Blackbelt on puolestaan hieman suuremmalla tulostusalueella varustettu, mutta toimintaperiaatteeltaan vastaava kuin Robotfactory. Viime vuonna Blackbeltillä oli hintaa 20 000€, tänä vuonna hinta oli jo puolittunut. Yritys tarjoaa 3D-tulostimeen myös siihen liitettävää kuljetinta mikäli tarkoituksena on tulostaa pitkiä kappaleita.

Yrityksellä on tarjolla vain yksi malli, Blackbelt, 340x340x∞mm, hinta 9500 €, pöydän ja kuljettimen kanssa 12500 €. Tulostin näkyy kuvassa 9 oikeassa reunassa.

Atmat: https://atmat.pl/

Puolalainen ATMAT tarjoaa useampia vaihtoehtoja suurten muovikappaleiden valmistamiseen pursotustekniikalla. Yrityksen tulostimissa on suljettu, lämmitettävä tulostuskammio ja tulostusalustana käytetään graniittia. Omien 3D-tulostinmallien lisäksi ATMAT toimittaa erilaisia automaatioratkaisuja ja robottisoluja tuotantolinjoille. Yritys tarjoaa myös 3D-tulostuspalveluja.

Tämän hetken mallistoa:

  • ATMAT Signal Pro: 300x300x500 mm
  • ATMAT Galaxy: 500x500x600 mm, hinta n. 10 000 € (kaksi tulostuspäätä)
  • ATMAT Saturn: 1200x1000x1000 mm, hinta 49-50 000 €
  • ATMAT Jupiter: 2000x1000x1000 mm, hinta n. 90 000 €
Kuva 10. Kuvassa Atmat Galaxy, Atmat Signal Pro. Oikealla ATMATin toteuttama Ford-projekti jossa tulostettiin 70 muoviosaa (painoltaan yht. 400 kg). Kuvassa oleva auto oli esillä alkuvuodesta 3DPrinting Days -messuilla.

Tractus3D: https://tractus3d.com/

Hollantilainen Tractus3D valmistaa suuria pursotusmenetelmään perustuvia delta-tulostimia. Yrityksellä on myös mallisto pienemmällä tulostusalueella varustettuja laitteita, mm. teknisten erikoismuovien (esim. PEEK, PEKK ja ULTEM) tulostukseen.

Tämän hetken suuren tulostusalueen malleja:

  • T1250: Ø350 x 600 mm, hintaluokka n. 5000 €
  • T3000 (XL): Ø1000 x 1450 mm, hintaluokka n. 45000 €
  • T3500: Ø1000 x 2100 mm, hintaluokka n. 55000 €
Kuva 11. Tractus3D:n osastolla oli esillä yrityksen uusi lippulaivamallia T3500, vanhempi T1250malli sekä kohtalaisen iso tulostettu propelli

GermanRepRap: https://www.germanreprap.com/

Saksalainen GermanRepRap oli yksi harvoista vaihtoehdoista suuren kokoluokan pursotuslaitteille, kun Savonialle hankittiin viitisen vuotta sitten suuremman kokoluokan tulostuksiin soveltuvaa 3D-tulostinta. Sittemmin yritys näyttää keskittyneen erikoistulostinten valmistamiseen, vaikka suuremman kokoluokan laitteita vieläkin tarjonnasta löytyy. Yhtenä esimerkkinä erikoistulostimista on yrityksen jo viime vuonna esittelemä, nestemäisen silikonin 3D-tulostin. L320 merkkinen silikonitulostin perustuu LAM (Liquid Additive Manufacturing) tekniikkaan ja käyttää raaka-aineena Liquid Silicone Rubber (LSR) materiaalia. Yritys käyttää pursotustekniikkaan perustuvissa tulostimissaan Simplify3D –ohjelmistoa.

GermanRepRapin suuren tulostusalueen laitteita:

  • x500PRO: 500 x 400 x 450 mm, hinta n. 45 000 €
  • X1000: 1000x800x600, hinta n. 50-60 000 €
Kuva 12. GermanRepRap X500pro pystyy myös PEKKin tulostukseen. Keskellä yrityksen kehittämä nestemäisen silikonin LS320 -tulostin, oikealla yrityksen 3D-tulostintarjonnassa suurimman tulostusalueen omaava x1000.

Multec: https://www.multec.de/

Saksalainen Multec on ilmaantunut suuremman kokoluokan markkinaalueella M800 3D-tulostimellaan. Kyseiseen laitteeseen on saatavilla joko 2- tai 4-suuttiminen tulostuspää joka mahdollistaa multimateriaalitulostuksen myös suuremmassa mittakaavassa.

Yritykseltä tuli juuri markkinoille myös täytteellisten (mm. metalli-, keraami-, ja kuitufilamentit) materiaalien tulostukseen tarkoitetta M4 Metal 3D-tulostin. Siinä on lämmitetty tulostuskammio, ja myös siinä on mukana 4Move tulostuspää joka mahdollistaa yksittäisten suuttimien hallinnan ja tarkan tulostusjäljen. Hintaa uudella tulostimella on 25000 €.

Multecin suuren tulostusalueen 3D-tulostimia:

  • Multirap M500: 480 x 380 x 350 mm
  • Multirap M800: 650 x 500 x 800 mm
Kuva 13. Multec M800 ja vieressä sillä tulostettu pöytä

MassPortal: https://massportal.com/

Latvialainen MassPortal on jo pidempään markkinoilla delta-tyyppisillä 3D-tulostimillaan. Viime vuosina valikoimiin on tullut mukaan muutamien muiden yritysten tapaan filamentin kuivausyksikkö, mutta MassPortal on vienyt tarjontaa vielä askeleen siitäkin pidemmälle. Yritys nimittäin tarjoaa täysautomaattista Dynasty tulostusjärjestelmää, joka muodostuu kolmesta kokonaisuudesta: materiaalin kuivatusyksiköstä, 3D-tulostusyksiköstä ja automaattivarastosta. Sekä kuivausyksikkö että 3D-tulostusyksikkö voivat sisältää maksimissaan 56 kpl 3D-tulostimia. Järjestelmä on täysautomaattinen, eli se osaa suorittaa 3D-tulostukset tulostusjonon mukaisesti täysin itsenäisesti. Ei siis ihme, että yritys käyttää järjestelmästä nimitystä farmi. Järjestelmän hinta riippuu luonnollisesti käytettävästä komponenttien (tulostimet, varastopaikat, jne.) määrästä.

Yritys tarjoaa myös tulostuspalvelua ja luonnollisesti hyödyntää palvelussaan Dynasty –järjestelmäänsä. MassPortalin laitteita Suomessa myy Maker3D (https://www.3d-tulostus.fi/). Suuremman tulostustilavuuden laitteita yrityksellä on myynnissä vain yksi:

  • MassPortal D600: Ø 400 x 580 mm, hinta 20 000 €
Kuva 14. Massportalin osastolla oli esillä yksittäisen tulostimen lisäksi yrityksen Dynasty 3D-tulostusautomaatti, johon 3D-tulostinyksikön lisäksi kuuluu materiaalin kuivausyksikkö ja automaattivarasto.

uBot: https://ubot3d.pl/en/

Puolalainen uBot on viitisen vuotta vanha toimija Euroopan 3D-tulostusmarkkinoilla ja yleisen trendin mukaan se julkaisi viime vuonna teknisten erikoismuovien valmistukseen kykenevän P440 mallin. Vaikka yritys ei sitä erityisen vahvasti enää markkinoinutkaan, niin sillä on edelleen tarjonnassa 3DTower –malli jossa tulostuskorkeus voi olla enintään 500mm.

Tämän hetken uBot -mallistoa:

  • uBot 3DTower S+: 250x250x500 mm, hinta n. 3000 €
  • uBot P440: 440 x 330 x 300 mm, hinta n. 13000 €
Kuva 15. Ubot P440 ja joitakin sillä tehtyjä esimerkkikappaleita.

Thermwood: http://www.thermwood.com/lsam_home.htm

Yhdysvaltalainen Thermwood käyttää 3D-tulostuslaitteidensa tekniikasta nimitystä LSAM, Large Scale Additive Manufacturing – ja aivan syystä. Yrityksen tarjoaa muutaman valmismallin lisäksi räätälöityjä 3D-tulostusratkaisuja asiakkaan tarpeiden mukaan. Järjestelmässä on integroituna myös koneistus joten kappaleen lopullinen pinnanlaatu on hyvä. Materiaalina on hiilikuituvahvisteinen termoplastinen polymeeri. Thermwood ei ole ainoa oikeasti järeän kokoluokan tulostusjärjestelmiä tarjoava yritys maailmassa, mutta se oli ainoa Formnext –messuilla esillä ollut. Muita toimijoita ovat mm. Cincinnati Inc ja Ingersoll Machine Tools, kummatkin niistä ovat myös Yhdysvaltalaisia yrityksiä.

Tyypillisessä LSAM järjestelmässä on kiinteä pöytä ja kaksi jalustatelinettä. Koneissa leveyttä voi olla 3 metriä ja pituutta 30 metriä. Tarjolla on myös liikkuvalla pöydällä varustettuja järjestelmiä, joissa tulostusrobotti on kiinteästi paikallaan ja pöytä liikkuu. Näissä tulostusalueen koko voi olla korkeintaan 3×3 metriä.

Thermwoodin järjestelmissä on tulostuspää, jonka sisäinen sulaydin on vaihdettavissa. Peruskokoonpanossa sulaydin on 40 mm, joka tarkoittaa 86-95 kg tulostusnopeutta tunnissa. Yrityksellä on tullut myös uusi 60mm sulaydin joka mahdollistaa jopa 217-258 kilon tulostusnopeuden tunnissa. Todellinen tulostusnopeus tosin riippuu kappaleen koosta. Seuraavaa kerrosta ei kannata tulostaa ennen kuin edellinen kerros on jäähtynyt oikeaan lämpötilaan. Kerroksen tulostamisen yhteydessä tulostuspäässä on servo-ohjattu rulla, joka painaa tulostettavan kerroksen alempaan kerrokseen kiinni tuottaen varmistaen hyvän tulostusjäljen.

Laitteiden suuresta koosta johtuen messuilla ei ollut esillä itse laitteistoa, mutta kylläkin sillä valmistettuja esimerkkikappaleita. Asiakkaita mainittiin mm. ajoneuvoteollisuus ja veneteollisuus. Toistaiseksi Euroopassa ei ole vielä yhtään näin suuren mittaluokan tulostinta, mutta kuulemma ensimmäisen myynnistä neuvotellaan nimeltä mainitsemattoman veneteollisuusyrityksen kanssa. Mikäli aihepiiri kiinnostaa, kannattaa katsoa tämä, jo muutama vuosi sitten julkaistu video: https://youtu.be/G1F4P9O_CO8

Mikäli ihmettelit miksi venemuotti tulostettiin osissa, vaikka laitteen pituus olisi riittänyt sen valmistamiseen kerralla, niin kyseessä on taloudellisuus. Isot kappaleet pilkotaan usein pienemmiksi, jotta tulostusorientaatio on sellainen, että tukimateriaalin määrä on mahdollisimman vähäinen.

Tämän hetken perusmalleja on kolme:

  • LSAM MT (liikkuva pöytä): tulostusalueen koko 3x3x1.5 metriä, hinta n. 1 200 000 €
  • LSAM: tulostusalueen koko 3×5.1×1.5 metriä, hinta n. 1 500 000 €
  • LSAM: tulostusalueen koko 3×12.2×1.5 metriä, hinta n. 2 500 000 €
Kuva 16. Thermwood tarjoaa 3D-tulostusjärjestelmiään muutamassa mittaluokassa mutta koko on myös asiakkaan räätälöitävissä.

Fraunhofer

Laitevalmistajien lisäksi Formnextillä oli tuttuun tapaan esillä lukuisia Fraunhoferin osastoja, joissa esiteltiin tutkimuslaitoksen terävintä kärkeä. Yksi niistä oli Fraunhoferin SEAM-HEX –robottisolu, jossa tulostuspää on kiinteästi paikallaan, mutta tulostuspöytä liikkuu. Järjestelmässä oli kyllä nopea tulostusnopeus ja ainakin periaatteessa tarpeen mukaan kääntyilevä ja liikkuva tulostusalusta mahdollistaa tulostuksen ilman tukirakenteita. Osastolla ajettiin demokappaletta ja ainakin demoajon perusteella tulostusprosessin laatu ja vakaus ei ollut aivan sitä mitä sen pitäisi, joten markkinoille tulossa kestänee vielä hetken. Järjestelmän toimintaperiaate käy ilmi seuraavasta videosta: https://youtu.be/qDdMOWXHCxg

Kuva 17. Fraunhoferin Seam-Hexin hyvänä puolena on mm. nopea tulostusnopeus. Osastolla oli esillä myös pyörä, jonka runko oli tulostettu PEEKistä.

Tulostuspäät robotteihin

Suurten kappaleiden valmistukseen tarkoitettujen 3D-tulostinten ja 3D-tulostusjärjestelmien lisäksi messuilla oli esillä kahdelta eri laitevalmistajalta robottiin kiinnitettävä tulostuspää, joka mahdollistaa suurempien muovikappaleiden valmistamisen. Usein suuremman kapasiteetin omaavat 3D-tulostuksen järjestelmät luokitellaan ”Near Net Shape” -kategoriaan, jolla tarkoitetaan sitä, että lopputuote valmistetaan lähelle lopullista muotoa, mutta se vaatii lähes aina vielä jälkikäsittelyä.

Herz: https://www.herz-gmbh.com/englisch.html

Saksalainen Hertz tarjoaa muutamia vaihtoehtoisia ratkaisuja robottien 3D-tulostuspääksi muoville. Filamenttia materiaalia käyttävissä ratkaisuissa tulostusnopeus/materiaalin tuottonopeus on huomattavasti granulaattipohjaisia ratkaisuja vähäisempää. Esimerkkinä alla olevassa kuvassa olevat tulostuspäät: Oikeanpuolimmaisen pään tulostusnopeus on alle 1 kg /h kun se vasemmanpuoleisessa, granulaatteja materiaalina käyttävässä ratkaisussa on maksimissaan 6 kg/h.

Valitettavasti tämän hetken tiedon mukaan yrityksellä ei ole tarjolla kokonaisvaltaista ratkaisua tulostuspääksi – esimerkiksi granulaattiratkaisuihin ei ole automaattista materiaalinsyöttöä vaan se pitäisi rakentaa itse tulostuspäässä olevan hopperin/materiaalisäiliön tilalle.

Hintaa ratkaisuilla on 5000 – 20 000 € riippuen kokoonpanosta.

Kuva 18. Herz ExOn10 Robot (granulaatti) ja Herz Robot DX156 (filamentti)

CEAD: https://robotextruder.com/

Siemensin osastolla oli esillä hollantilaisen CEADin ratkaisu robotin 3D-tulostuspääksi. Yritys tarjoaa tarvittaessa koko paketin robotteineen, tulostuspäineen ja ohjauksineen. Tulostuspää (ekstruuderi) on myös mahdollista hankkia erikseen sellaisella kokoonpanolla ja lisävarusteilla, kun asiakas tarvitsee. Messujen ajan osastolla ajettiin demoa ja prosessi näytti toimivan aika lailla sujuvasti. Järjestelmässä ei ole koneistusta mukana, joten lopputuotteen pinnanlaatu on riippuvainen käytetystä kerroskorkeudesta.

Järjestelmä vaikutti laadukkaasti toteutetulta ja siihen on mahdollista saada optiona mm. materiaalin kuivain materiaalin syöttöjärjestelmään. Useissa 3D-tulostusmateriaaleissa kosteus tulee helposti ongelmaksi ja vaikuttaa tulostuslaatuun – ongelma korostuu erityisesti silloin, kun materiaalimäärä kasvaa.

Tulostuspään (ekstruuderi) hallinta hoidetaan Siemensin logiikalla. Järjestelmällä on mahdollista päästä 12 kg/tunti tulostusnopeuksiin. Hintaa järjestelmällä on 20-40 000 euroa (ilman robottisolua), riippuen luonnollisesti kokoonpanosta ja valituista optioista.

Kuva 19. CEADIn hallintayksikkö, robotti taustalla. Keskellä tulostuspään rakenne ja oikealla järjestelmällä tehty esimerkkituloste.

 

Antti Alonen
TKI-asiantuntija
Savonia-ammattikorkeakoulu

Kun pieni ei enää riitä – suurten muovitulostinten tarjonta lisääntyy
Tagged on:     

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *