Koronakriisistä johtuen iso osa vuoden 2020 tapahtumista joko peruuntui tai siirtyi virtuaalimaailman puolelle. Formlabs User Summit oli yksi tapahtumista, joka peruuntumisen sijaan järjestettiin verkkototeutuksena.
Formlabs (https://formlabs.com/) toi vuonna 2012 markkinoille nesteen fotopolymerisointiin (valokovetukseen altaassa) perustuvat 3D-tulostimet kuluttajatason laitteiden hintaluokassa. Pääosa yrityksen 3D-tulostimista sijoittuu alle 5000 euron hintaluokkaan ja vasta viime aikoina markkinoille tulleet ja tulossa olevat uutuudet ovat tätä kalliimpia. Tähän mennessä yritys on toimittanut yli 70.000 3D-tulostinta ja sillä on vahva asema markkinoilla. Yrityksen mukaan 30% sen asiakkaista on terveysalalta, 30% opetuksen ja taiteiden puolelta ja loput teknisiltä aloilta. Käyttökohteista puolestaan kaksi kolmasosaa liittyy prototyyppeihin ja yksi kolmasosa osien valmistukseen. Formlabs User Summit on yritykselle tärkeä tapahtuma, jonka kautta se saa käyttäjiltä palautetta toiminnastaan ja laitteistaan.
Tapahtuma järjestettiin 27-28.10.2020 verkkoalustalla, joka oli pilkottu eri osa-alueisiin normaalien konferenssien tapaan. Tapahtuman vierailijoille oli tarjolla esitelmiä ja puheenvuoroja (Keynotes & User Talks), tuote-esittelyjä (Product Booths), Formlabsin teknisiä esitelmiä (Formlabs University), workshoppeja ja keskustelualueita. Esitelmät ja puheenvuorot tallennettiin ja tapahtuman verkkoalustaa pidetään auki ilmeisesti koko loppuvuoden ajan. Mikäli itse tapahtuman aikaan oli kiireitä eikä päässyt kaikkia esitelmiä tai puheenvuoroja seuraamaan, on siihen vielä hyvin aikaa.
Tämä onkin yksi virtuaaliseminaarien parhaista puolista. Valtaosassa suurista tapahtumista esitelmiä tapahtuu useissa eri tiloissa samanaikaisesti, mikä väistämättä tarkoittaa sitä, että osallistuja joutuu tekemään kompromisseja. Virtuaalialustalla tämä ei ole niinkään ongelma, kun esityksiä pääsee katsomaan myös jälkikäteen. Aivan täydellinen ratkaisu tämäkään ei luonnollisesti ole, koska jälkikäteen seuratessa esittäjät eivät ole enää paikalla, joten kysymysten esittäminen täytyy hoitaa muulla tavoin.
Koska kyseessä oli tuhansia käyttäjiä koskeva tapahtuma, olivat vierailijoiden mikrofonit luonnollisestikin poistettuna käytöstä. Kysymykset esitettiin keskustelu-ikkunoiden kautta – jokaiseen esitykseen oli oma keskustelu-ikkunansa.
Tapahtumassa oli 50 esitystä, 80 puhujaa sekä tuhansia osanottajia yli 100 eri maasta. Kahden päivän aikana tämä tarkoitti yli 32 tuntia esityksiä ja puheenvuoroja. Luonnollisesti näin suuren verkkotapahtuman järjestäminen samanaikaisesti kolmen eri maanosan (yhdysvallat, emea, apac) yleisölle vaati järjestävältä taholta runsaasti henkilökuntaa. Esimerkiksi tärkeimmät keynotet esitettiin nauhoituksina uudelleen, kun eri maanosien osallistujia paremmin palvelevina aikoina.
Kaiken kaikkiaan tapahtuman järjestäminen onnistui hyvin, ja niin käyttäjät kuin järjestäjätkin tuntuivat olevan tyytyväisiä sekä verkkoalustan toimintaan, että tapahtuman sisältöön. Useat esittelijät tosin harmittelivat perinteisen fyysisen tapahtuman siirtymistä verkkoon, sillä virtuaalitapahtumissa verkottuminen ei ole vielä aivan yhtä luontevaa kuin normaaleissa tapahtumissa. Pääpuheenvuorojen aiheet käsittelivät sekä Formlabsin uutuuksien esittelyn lisäksi mm. 3D-tulostuksen tilaa ja potentiaalia Afrikassa ja kehittyvissä maissa. Lisäksi tapahtumassa oli runsaasti esityksiä 3D-tulostuksen käytöstä terveydenhuollon käyttökohteissa.
Tapahtuma lähti käyntiin “3D Printing for Development in Africa” puheenvuorolla, jossa South Africa Makes (https://www.southafricamakes.co.za/) –yrityksen perustajat kertoivat näkemyksiään siitä miten 3D-tulostuksen vallankumous etenee Afrikan mantereella. Yritys tarjoaa 3D-tulostuspalveluja ilmeisesti pääosin terveysalalle ja tutkimukseen sillä perustajat ovat kumpikin lääkäreitä.
Afrikka on 1,2 miljardin ihmisen kansoittama maanosa, jonka väestö on nuorinta maailmassa – lähes 60% väestöstä on alle 25 vuotiaita. Näistä 150-200 miljoonaa on 15-25 vuotiaita eli Afrikassa on nuorisoa enemmän kuin Euroopassa asukkaita. Työmarkkinoille on astunut tai astumassa suuri määrä ihmisiä, joiden on mahdollista hyödyntää 3D-tulostusta jollain tavalla. 3D-tulostuksen hyödyntäminen edellyttää kriittistä ajattelua, luovuutta ja teknisiä kykyjä. Nämä ovat asioita, joiden sisäistäminen onnistuu helpommin nuorisolle jolla ei ole takana pitkää työuraa perinteisillä valmistusmenetelmillä.
Mielenkiintoisena huomiona nostettiin esiin se, että 3D-tulostuksen käyttöönotto kehittyvissä maissa voisi olla jopa nopeampaa kuin länsimaissa, sillä teollistumisen ja olemassa olevan infran määrä on vähäisempää. Tämä voi hyvinkin pitää paikkansa, sillä yksi 3D-tulostuksen käyttöönottoa hidastavista asioista länsimaissa on teollisuuteen juurtuneet käsitykset siitä, miten valmistuksen tulisi tapahtua ja olemassa oleva infra/laitekanta, josta halutaan luonnollisesti kaikki hyöty irti.
Esityksessä nousi esille mm. seuraavia huomioita:
- Tällä hetkellä n. 17-18% kehitysapuna suunnatusta rahasta kuluu logistiikkaan ja tavaroiden siirtelyyn paikasta toiseen. Mikäli osa tästä rahasta suunnattaisiin 3D-tulostuskapasiteetin ylös nostamiseen, olisivat kerrannaisvaikutukset huomattavasti nykyistä hyödyllisemmät ja jatkuisivat pitkälle tulevaisuuteen. Ajatus ei sinänsä ole uusi, sillä jo vanhassa kiinalaisessa sananlaskussa todetaan: “Give a man a fish, and you’ll feed him for a day. Teach a man to fish, and you’ve fed him for a lifetime”. 3D-tulostus on huomattavasti monipuolisempi ja monikäyttöisempi kuin perinteiset valmistusmenetelmät joten siihen investoimalla olisi mahdollista vaikuttaa useisiin eri toimialoihin.
- Esittäjän mukaan valtaosa (jopa 95%) kaikista lääketieteellisistä laitteista joita Afrikassa käyetään on tuote sinne muualta maailmasta. Tämä ei johdu siitä, että maanosasta ei löytyisi kykyä valmistaa laitteita vaan mm. valtioiden hankintapolitiikasta. Pääosa hankintakriteereistä painottaa hintaa, eikä paikallisen valmistuksen merkitystä juurikaan huomioida. 3D-tulostuksen avulla osa laitteista ja tarvikkeista voitaisiin valmistaa paikallisesti.
- 3D-tulostuksen käyttäminen terveydenhuollon piiriin on haastavaa myös Afrikassa. Muutosvastarintaa sekä syvään juurtuneita käsityksiä siitä miten asiat pitäisi valmistaa löytyy sieltä samalla tavalla kuin länsimaissakin. Tämä on myös yksi syistä, jonka takia yritys on kuulemma perustettu – jotta valaistaan päätöksentekijöitä ja käyttäjiä siitä mitä 3D-tulostus oikeasti mahdollistaa.
3D-tulostetut koepuikot – maailman eniten tulostettu kappale?
Tapahtuman useissa esityksissä nousi esille vuoden 2020 kannalta hyvin ajankohtainen ja vaikuttava käyttökohde Formlabsin tulostimille – koronaviruksen testauksessa käytettävät koepuikot. Käyttökohteen kehittäjät Formlabsin laitteille palkittiin myös Formlabsin “The Impact Award” –palkinnolla.
Kehittäjät tapasivat toisensa Formlabsin viime vuoden tapahtumassa ja miettivät että voisivat tehdä johonkin terveysalan käyttökohteeseen liittyen yhteistyötä. Tämän vuoden puolella kehittäjät pohtivat miten 3D-tulostusta voisi hyödyntää koronaviruksen torjunnassa ja siinä yhteydessä havaitsivat, että koepuikot voisivat olla sopiva käyttökohde. 3D-tulostus osoittautui tarkoitukseen hyvin sopivaksi valmistusmenetelmäksi eikä tulostamalla valmistettujen koepuikkojen toiminnassa havaittu merkittäviä eroja perinteisesti valmistettuihin verrattuna.
Koska kyseessä on terveysalan käyttökohde, vaati se runsaasti työtä niin suunnitteluun kuin hyväksyntämenettelyihin liittyen. Koepuikko on pitkä ja kapea kappale, joten niitä mahtuu yhteen tulostusajoon useampia samalla kertaa – maksimimäärä riippuu luonnollisesti tulostusalueen koosta. Esimerkiksi Form 3 –tulostimeen ja pesuriin koepuikkoja mahtuu yhdessä ajossa 256 kpl kerrallaan. Koska Formlabsin laitteisiin oli jo ennestäänkin saatavilla medikaalihyväksyttyä materiaalia, saatiin hyväksynnät hoidettua noin kolmessa viikossa. Prosessia varmasti helpotti myös se, että Formlabsin puolelta oli auttamassa viranomaismääräyksiin perehtynyt asiantuntijatiimi.
3D-tulostettuja koepuikkoja on valmistettu tähän mennessä kymmeniä miljoonia kappaleita yli 25 maassa, joten kyseessä on yksi maailman eniten tulostetuista kappaleista jo tälläkin hetkellä. Käyttökohteen löytymisen jälkeen sairaaloissa ympäri maailmaa on perustettu 3D-tulostusfarmeja Formlabsin laitteista, sillä yrityksen laitteet vaativat suhteellisen pienen alkuinvestoinnin teollisiin järjestelmiin verrattuna. Tulostusfarmien avulla terveysalan toimijat voivat valmistaa jopa kymmeniä tuhansia koepuikkoja päivässä. Esimerkiksi Singaporessa Eye-2-Eye yritys valmistaa 30.000 koepuikkoa päivässä. Lisätietoja: https://formlabs.com/eu/blog/singapore-swabs/
Formlabs ei ole ainoa laitevalmistaja jonka laitteilla koepuikkoja valmistetaan, sillä myös kilpailijat (mm. Carbon3D, HP, Desktop Metal) ovat olleet asiassa hereillä. 3D-tulostettavista koepuikoista on kehitetty eri laitevalmistajan laitteille optimoituja versioita. On myös hyvä muistaa, että kun koronavirus jossain vaiheessa menee ohi niin tulostusfarmit eivät suinkaan ole käyttöikänsä päässä. Sopivia käyttökohteita 3D-tulostukselle löytyy myös perustoiminnasta, joten on oletettavissa, että tämänkaltaiset tulostusfarmit ovat jatkossa arkipäivää. Toivottavasti myös Suomessa herätään terveysalan puolella 3D-tulostuksen mahdollisuuksiin.
Aiheesta löytyy lisää tietoa Formlabsin sivuilta osoitteesta: https://formlabs.com/covid-19-response/
Tuoteuutuuksia
Formlabs jatkaa edelleen pienten 3D-tulostuslaitteiden valmistusta eikä sillä ole aikomustakaan siirtyä suurempien teollisuuslaitteiden valmistajaksi. Yritys näkee, että 3D-tulostuksen käyttämiseen teollisena valmistusmenetelmänä soveltuisi samankaltainen modulaarinen lähestymistapa, kuin mitä suurten tietokoneserverien ja keskusten kanssa käytetään. Kokonaisuus muodostuisi useista rinnakkain toimivista pienemmistä yksiköistä jotka yhdessä muodostavat suuremman kokonaisuuden.
Esimerkiksi 3D-tulostustehtaan laitteisto muodostuisi useista rinnakkain toimivista pienistä 3D-tulostimista, jolloin järjestelmä on helposti skaalattavissa, toimintavarmuus kasvaa ja kulut pysyvät pieninä. Tämänkaltaista ajattelumallia on 3D-tulostuksen osalta pohdittu jo vuosia, ja maailmalta löytyykin ennestään runsaasti “3D-tulostusfarmeja”. Pääosin niissä on käytössä materiaalin pursotukseen perustuvia 3D-tulostimia, mutta nesteen fotopolymerisointiin perustuvat laitteet lisääntyvät kovaa vauhtia. Muutama Formlabsin kilpailija (mm. 3Dsystems, Carbon3D) tarjoaa jo nykyisinkin automatisoituja järjestelmiä jotka muodostuvat useista nesteen fotopolymerisointiin perustuvista laitteista ja niitä syöttävistä/purkavista roboteista.
Formlabsin laitteisiin perustuvia 3D-tulostusfarmeja on tämän vuoden aikana noussut runsaasti mm. edellä mainittujen testipuikkojen valmistukseen, mutta teollisesta näkökulmasta automaatioaste on niissä lähes olematon.
Formlabsin uutuuksia esiteltiin luonnollisesti ahkerasti useiden esittäjien voimin niin yleistasolla kuin erilaisissa workshopeissakin. Yritys on tuonut markkinoille muutamia uusia materiaaleja, mm. uusi draft-materiaali prototyyppien nopeaan tulostukseen sekä “Rigid10K”, jossa on aiempaa paremmat materiaaliominaisuudet lämmönkestossa ja tulostuksessa. Rigid10K soveltuu hyvin mm. ruiskuvalumuottien (lyhyet sarjat) valmistukseen.
Laitepuolella uutuudet ovat Form 3L, Form 3B ja Formlabs Fuse 1. Form3B on näistä uutuuksista vanhin ja julkaistiin itse asiassa jo viime vuoden puolella. Kyseessä on medikaalihyväksytty versio Form3 laitteesta ja se on suunnattu terveys- ja dentaalialan tarpeisiin. Form 3L on Formlabsin suuremman kokoluokan 3D-tulostin. Tulostusalueen koko laitteessa on 335 x 200 x 300 mm, joka on selvästi Form2 laitetta suurempi. Hintatasoltaan laite on edelleen suhteellisen edullinen ja se toimii samalla tavalla ja samalla ohjelmalla kuin pienemmätkin laitteet. Suomessa Formlabs –laitteiden jälleenmyyjä on Maker3D (https://www.3d-tulostus.fi) ja Form3L –tulostimen arvonlisäverollinen hinta on hieman alle 14000 €. Form3L -tulostimien toimitukset on aloitettu asiakkaille mutta suuremman kokoluokan pesuri ja kovetin julkaistaan ensi vuoden puolessa välissä.
Formlabs Fuse 1 on vihdoin tullut myyntiin.Formlabs ilmoitti jo jokunen vuosi sitten, että se aikoo tulla mukaan jauhepetitekniikkaan (SLS, Selective Laser Sintering) perustuvien laitteiden markkinoille samalla periaatteella mitä se käytti nestepuolellakin. Kun jauhepetitekniikkaan perustuvien laitteiden maailmanlaajuiset vuosittaiset myyntimäärät ovat n. 2000 uutta laitetta vuodessa, aikoo uusi yritys myydä monta kertaa tuon määrän parin seuraavan vuoden aikana.
Yritys on siis tuomassa markkinoille edullisen jauhepetitulostimen jonka laatu vastaa teollisia järjestelmiä. Hintaluokaltaan laite sijoittunee suomessa noin 20-30000 euron luokkaan, sillä se vaatii tulostimen lisäksi erillisen seulontayksikön. Laitetta onkin odotettu markkinoille pitkään ja hartaasti mutta toimitus on venynyt vuosi vuodelta kauemmaksi. Tästä johtuen kilpailijat ehtivät markkinoille jo aiemmin (mm. Sinterit, Sintratec) saman hintaluokan laitteilla. Yritys on perustellut viiveitä sillä, että se ei halua tuoda keskeneräistä tuotetta markkinoille vaan varmistaa ensin, että laite toimii vakaasti. Tämä on itseasiassa 3D-tulostuslaitteiden markkinoille aika harvinaista – monet valmistajat, joukossa alan suuriakin toimijoita, tuovat markkinoille vielä hieman keskeneräisiä laitteita ja parantavat niitä ajan saatossa enemmän tai vähemmän menestyksekkäästi. Käyttäjän näkökulmasta viive markkinoille saapumisessa on kuitenkin suoraan pois tuskailusta laitteen ongelmien kanssa, joten tämäntapainen toiminta on suorastaan kiitettävää.
Fusen tulostusalue on 165x165x320 mm ja materiaalina on muiden valmistajien tapaan aluksi PA12 maksimissaan 70% kierrätysasteella. Laitteessa vaikuttaisi olevan huomioitu useita teollisen puolen tarpeita, mm. irrotettava tulostuskammio sekä erillinen seulontayksikkö. Tämä mahdollistaa valmistettujen kappaleiden hallitun ja hitaan jäähdyttämiseen erillään tulostimesta maksimoiden samalla tulostimen potentiaalisen käyttöasteen.
Yritys on jo aloittanut laitteiden toimittamisen Yhdysvalloissa, Euroopan osalta tilausten toimitukset alkavat ensi vuoden alussa. Materiaali- ja laiteuutuuksien lisäksi Formlabs on tuonut 3D-tulostimissaan käyttämäänsä PreForm –ohjelmistoon uusia mielenkiintoisia ominaisuuksia. Tällaisia ovat mm. adaptiivinen kerroskorkeuden säätö tulostusnopeuden optimoimiseksi sekä entistä älykkäämmät tukirakenteet joiden poistaminen on entistä helpompaa. Adaptiivisessa kerroskorkeuden säädössä käytetään korkeampaa kerroskorkeutta silloin kun kappaleessa on suoria piirteitä ja tarkempaa kerroskorkeutta, kun vuorossa on kaarevia pintoja. Tulosteen laadussa eroa ei ilmeisesti juuri huomaa. Kappaleesta riippuen tällä voi kuitenkin olla suuri vaikutus tulostusnopeuteen.
Entistä älykkäämpi tukirakenteiden luominen optimoi tukirakenteiden paksuuksia, sijoituksia ja kiinnitystä kappaleeseen siten että se on helpompi irrottaa tukirakenteista. Esimerkkikappaleiden perusteella tietyn tyyppisille geometrioille kyseessä voi olla hyvinkin näppärä ominaisuus. Tähänkin saakka PreFormin tukirakenteiden automaattinen luonti on ollut suhteellisen vaivatonta kilpaileviin ohjelmistoihin verrattuna.
Antti Alonen
tki-asiantuntija
Savonia-ammattikorkeakoulu
