Vuosi 2020 oli valmistavan teollisuuden kannalta synkkä vuosi, kun koronaviruksen rajoittamistoimenpiteet keskeyttivät niin tuotantoa kuin tavarantoimituksiakin kaikkialla maailmassa. Monissa yrityksissä myös kehittämisprojektit pistettiin jäihin ja keskityttiin lähinnä elossa pysymiseen. Tästä voisi vetää johtopäätöksen, että myös lisäävän valmistuksen / 3D-tulostuksen käyttöönotto ja leviäminen yrityksissä olisi hidastunut. Uusien laitteiden myyntiin tällä on varmasti ollut vaikutusta ja matkustusrajoitukset ovat hankaloittaneet laiteasennuksia, mutta korona on tuonut 3D-tulostukselle runsaasti uusia käyttäjiä ja käyttökohteita.

Viime vuoden tilastot saadaan vasta muutaman kuukauden kuluttua, mutta vuoden 2020 aikana järjestettyjen webinaarien sekä 3D-tulostustapahtumien perusteella 3D-tulostuksen käyttö lisääntyi erityisesti lopputuotteiden valmistamisessa. Lopputuotteiden osuus 3D-tulostuksen käyttökohteista oli vuoden 2020 alkupuolella julkaistussa Wohler’s Reportissa 31 % vuonna 2019. Lopputuotteiden osuus on kasvanut muutaman prosentin luokkaa viimeisen viiden vuoden ajan.

Kuva 1. 3D-tulosteiden käyttökohteet vuodelta 2019. Lähde: Wohler’s Report 2020.

Vielä toistaiseksi 3D-tulostuksen yhtenä heikkona puolena on ollut valmistuskustannus perinteisiin menetelmiin verrattuna, varsinkin silloin kun kyse ei ole erikoisosista tai -materiaaleista. Teollisuudessa on runsaasti osia, joiden valmistus 3D-tulostamalla on kalliimpaa kuin perinteisillä menetelmillä. Tällä ei kuitenkaan ole merkitystä tilanteessa, jossa muilla menetelmillä valmistettuja osia ei yksinkertaisesti ole saatavilla! 3D-tulostuksen avulla voidaan valmistaa “hätätapauksessa” tuotannon kannalta kriittisiä komponentteja nopeallakin varoitusajalla.

Miten vuosi 2020 sitten poikkesi ennakoidusta? Ennen koronaviruksen aiheuttamaa kaaosta viime vuoden alkupuolella ennustettiin 3D-tulostuksen kehittyvän mm. seuraavilla osa-alueilla:

  • Komposiittimateriaalien tulostus kehittyy ja lisääntyy
  • 3D-tulostukseen liittyvien ohjelmistojen kehittyminen ja 3D-tulostuksen huomiointi tuotannon hallintajärjestelmissä yleistyy
  • Jälkikäsittelyn automatisoituminen etenee
  • 3D-tulostuksen käyttö massatuotannossa on entistä lähempänä todellisuutta. Esimerkiksi metallipuolelle oli tulossa useammiltakin valmistajilta sintraukseen perustuvia järjestelmiä jotka tähtäävät teolliseen tuotantoon ja suuriin eräkokoihin.
  • 3D-tulostuksen hyödyntäminen dentaali- ja terveysalan käyttökohteissa yleistyy entisestään

Alkuvuoden aikana iskenyt koronavirus pisti moneltakin osalta ennusteet sekaisin, mutta kuten edellä mainittiin, toi se myös lisää vauhtia 3D-tulostuksen laajentumiseen. Erityisen selvästi tämä näkyi sairaalapuolen sovelluskohteissa, joista parhaimpana esimerkkinä on koronaviruksen testauksessa käytettävä koepuikot. Niiden valmistuksen osalta terveysalan toimijat ja viranomaiset saivat aikaiseksi nopealla aikataululla hyväksyntämenettelyt kuntoon ja tuotannon käyntiin.

Kuva 2. Koronaviruksen testauksessa käytettävien koepuikkojen valmistus nopeutti 3D-tulostuksen leviämistä sairaalaympäristöissä. Kuva: Formlabs User Summit 2020.

Ympäri maailmaa putkahteli pystyyn 3D-tulostusfarmeja niin sairaaloihin kuin palveluntarjoajillekin kysynnän täyttämiseksi. Myös useat kaupalliset toimijat alkoivat valmistaa terveydenhuollon käyttöön tarvikkeita. Esillä oli vuoden mittaan koepuikkojen lisäksi monia muitakin käyttökohteita, mm. hengityssuojien ja hengityskoneiden osat. 3D-tulostuksen leviämisen kannalta tässä on hyvänä puolena se, että kun koronavirus menee aikanaan ohi, on maailmassa suuri määrä tulostuskapasiteettia käytettävissä muihin käyttökohteisiin. Alan toimijoiden keskuudessa on noussut esille toiveita ja tarpeita siitä, että terveydenhuollon kriittisiä varaosia voitaisiin jatkossa valmistaa nopeallakin varoitusajalla jakamalla tarvittava tieto (3D-mallit, materiaali- ja laitevaatimukset) valmistaville tahoille. Yhtenä esimerkkinä tällaisesta on Yhdysvaltojen terveysministeriön kansallisten terveyslaitosten kokoelma NIH 3D (https://3dprint.nih.gov/), josta kuka vain pääsee lataaman 3D-malleja. Sivuilta löytyy mm. Yhdysvalloissa kliiniseen käyttöön hyväksyttyjen 3D-tulosteiden 3D-malleja.

Kuva 3. Tulostusfarmeilla tarkoitetaan useiden pienten tulostinten ryhmittämistä tuotantoyksiköihin. Kuvassa Savonian 3D-tulostuslaboratorion Ultimaker 3D-tulostimia.

Teollisuuden puolella puolestaan lukuisat yritykset ympäri maailmaa joutuivat pakon edessä 3D-tulostusmenetelmien käyttäjiksi, kun toimitusketjut eivät kyenneet toimittamaan osia normaaliin tapaan. Tämä onkin yksi vuoden 2020 tärkeimmistä huomioista – 3D-tulostus voi toimia ylimääräisenä puskurina hyvinkin monenlaisten osien valmistuksessa. Asia nousi vuoden mittaan esille lukuisissa 3D-tulostukseen liittyvissä tapahtumissa ja esityksissä.

3D-tulostus toimii erinomaisena varajärjestelynä koska valmistusprosessissa ei ole varsinaisesti merkitystä sillä, mitä osia siinä valmistetaan. Luonnollisesti osan tulostusprosessiin liittyvät asiat (orientaatio, lämpölaajenemiset, jälkikäsittelyt yms.) on huomioitava, joten osan valmistus ensimmäisiä kertoja voi olla varsinkin metalliosilla hitaampaa. Kun osa on kerran valmistettu ja testattu valmistettavaksi 3D-tulostamalla, on sitä helppo pitää “varastossa”. 3D-mallin säilyttäminen ja tarvittavien parametrien säilyttäminen tietokoneella ei kerrytä varastokustannuksia eikä hyllyyn vanhenevista osista ole pelkoa.

Lisäksi 3D-tulostus on moneen muuhun menetelmään verrattuna “vihreä” vaihtoehto – materiaalia käytetään vain siellä missä sitä tarvitaan, osa voidaan valmistaa vasta sitten kun se tarvitaan. Joissakin tapauksissa kappale voidaan jopa valmistaa lähellä lopullista käyttökohdetta missä päin maailmaa tahansa, sillä kyseessä ei ole paikkasidonnainen valmistusmenetelmä. Samalla 3D-mallilla ja tulostusparametreillä voidaan valmistaa samanlainen kappale missä päin maailmaa tahansa.

Teollisuuden olisikin syytä viimeistään tässä vaiheessa herätä 3D-tulostuksen potentiaaliin, sillä Suomi on ollut vuosia valmistusmenetelmän osalta muuta Eurooppaa jäljessä. Varsinkin metallitulostus on Suomessa ollut harvinaisempaa, mutta tilanne on viimeisen vuoden aikana parantunut huomattavasti. Tällä hetkellä metallin 3D-tulostuslaitteita löytyy sekä palveluntarjoajilta että oppilaitoksilta, joten tilanne on parantumaan päin.

Muutenkin Suomessa saatiin hyviä uutisia tähän liittyen, sillä teollisuuden innovaatioalusta DIMECC Oy käynnisti loppuvuodesta 3D-tulostukselle teollisen ekosysteemiin. FAMEn (Finnish Additive Manufacturing Ecosystem, https://fame3d.fi/ ) tavoitteena on yrityksille suunnattu ympäristö, joka tarjoaa mahdollisuuden kokeiluun, oppimiseen ja tiedon jakamiseen eri osapuolten kesken. Mukana FAMEssa on sekä 3D-tulostuspalveluja tarjoavia, että niitä hyödyntäviä yrityksiä ympäris Suomea. Nyt yrityksillä on mahdollista tutustua 3D-tulostuksen käyttöön niin oppilaitosten 3D-tulostusympäristöjen kuin FAMEn ympäristönkin kautta.

 

Antti Alonen
tki-asiantuntija
Savonia-ammattikorkeakoulu

3D-tulostuksen tilannekatsausta vuodelta 2020
Tagged on:     

Leave a Reply

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