Teknologia 22 – 3D-tulostuksen tilannekatsaus ja palveluntarjoajat

Tämä blogikirjoitus on julkaistu Savonia -artikkelina 13.5.2022 osoitteessa: https://www.savonia.fi/artikkelit/savonia-artikkeli-teknologia-22-3d-tulostuksen-tilannekatsaus-ja-palveluntarjoajat/

Teknologia 22 –messut järjestettiin Helsingissä messukeskuksessa 3-5.5.2020. Messukeskuksen mukaan tapahtumassa oli esillä 400 yritystä ja kolmen päivän messuilla vieraili 8054 alan ammattilaista. Yhtenä teemana messuilla oli 3D-tulostus ja paikalle oli onnistuttu houkuttelemaan suurimpia suomalaisia palveluntarjoajia ja laitevalmistajien edustajia. Koronan laantuminen on ainakin messujen osanoton perusteella aika selvää ja yleisesti ottaen messujen meno tuntuikin palanneen koronaa edeltävään aikaan. Kävijöiden osalta messuilla tuntui olevan selvästi enemmän alan ammattilaisia kuin opiskelijoita tai satunnaisia ohikulkijoita.

Messuesittelijöiden lisäksi tapahtumassa oli neljä erillistä event –lavaa, jossa alan ammattilaiset pitivät esityksiä eri aihepiireihin liittyen. Savonialtakin oli muutama esitys robottilavan puolella – Aku Tuunainen kertoi robottihitsauslaitteiden käyttöönotosta ja Jussi Asikainen 3D-tulostuksesta roboteilla. Koska teknologian aihepiirit liittyvät usein toisiinsa, oli useiden esityslavojen pyörittäminen samanaikaisesti useammankin kävijän mielestä kuitenkin hieman hämmentävää. Vierailijoita olisi voinut palvella paremmin muutama suurempi kokonaisuus ja paremmin segmentoidut aiheet. Esimerkiksi Tech –cornerin puolella pidettiin pääosin 3D-tulostukseen liittyviä esityksiä, mutta niitä oli myös robotti- ja digitalisaatiolavojen puolella – osittain jopa samaan aikaan.

Suomen pikavalmistusyhdistys FIRPA järjesti messuilla samaan aikaan vuosiseminaarinsa 4-5.5 –vuosiseminaarin esitykset pidettiin tech -cornerin lavalla suoraan 3D-tulostusyritysten osastojen läheisyydessä. Esitykset olivat mielenkiintoisia, laadukkaita ja hyvin tapahtumaan soveltuvia. Tässä blogikirjoituksessa perehdytään esillä olleisiin yrityksiin ja 3D-tulostuksen tilanteeseen suomessa, vuosiseminaarien esitelmistä kerrotaan seuraavassa blogissa.

FIRPA jakoi vuosiseminaarin yhteydessä ensimmäistä kertaa Suomen 3D-tulostuspalkinnon (Finnish Additive Manufacturing Award) joka myönnetään henkilölle, organisaatiolle, ryhmälle, yhdistykselle, tapahtumalle tai tuotteelle, joka on merkittävästi edistänyt 3D-tulostusta. Vuosittaisen kiertopalkinnon ensimmäinen voittaja oli EOS Finland ja sen vastaanotti toimitusjohtaja Olli Nyrhilä.

Positiivisena asiana on se, että kaikki messuille esillä olleet tulostuspalveluntarjoajat kasvoivat koronasta huolimatta. Kyselykierroksen perusteella liikevaihto yrityksillä kasvoi 20-100% vuonna 2021 ja tämä vuosi vaikuttaisi olevan vielä parempikin. Tämä on linjassa myös ulkomailta kuuluvan tiedon perusteella, eli koronan alkushokin jälkeen globaalit haasteet toimitusverkoille on innostanut (pakottanut) yrityksiä etsimään vaihtoehtoja kriittisten osien valmistukselle.

3D-tulostuksen esiin nouseminen tässä yhteydessä ei ole yllätys. Valmistusmenetelmän yksi vahvoista puolista on digitaaliseen malliin perustuva valmistus ja sitä kautta paikallisen osavalmistuksen mahdollistaminen lähellä asiakasta. 3D-tulostuslaitteiden tekninen kehitys on jatkanut huimaa vauhtia myös viime vuosina ja myös standardoinnin ja laadunvarmistuksen puolta on saatu vietyä eteenpäin. Viimeisten osalta on toki vielä paljon tehtävää ennen kuin 3D-tulostus nousee täysin tasavertaiseksi valmistusmenetelmäksi perinteisten valmistusmenetelmien rinnalle. 3D-tulostus poikkeaa perinteisistä menetelmistä niin tuotteen valmistuksen kuin materiaalienkin osalta, joten perinteiset standardit eivät usein sille sovellu. Vaikka teollisuudesta löytyy jo lukuisia esimerkkejä 3D-tulostuksen käytöstä sarjatuotannossa, on siihen pisteeseen pääseminen yrityksille työlästä perinteisiin menetelmiin verrattuna. Pahimmillaan tämä näkyy tuotteissa tarpeisiin nähden ”ylilaatuna”, joka nostaa valmistuksen kustannuksia ja hidastaa tuotantoa.

Nousevat tuotantomäärät nostavat entistä enemmän esille automatisaation tarvetta 3D-tulostuksen jälkikäsittelyvaiheissa. Kun valmistusmäärät ovat useita tuhansia kappaleita viikossa, täytyy toimijoilla olla laitteet joiden avulla jälkikäsittelytyövaiheet (esim. jauheenpoisto, värjäys, pinnoitus) onnistuvat ilman että jokainen kappale täytyy käsityönä käsitellä eteenpäin. Jälkikäsittelyn tarve on maailmalla olleissa seminaareissakin todettu merkittäväksi haasteeksi ja kehityskohteeksi – niin muovin kuin metallin 3D-tulostuksen osalta.

Messuilla oli myös osasto Suomen pikavalmistusyhdistys FIRPAlla (https://www.firpa.fi/) sekä FAMElla (Finnish Additive Manufacturing Ecosystem, https://fame3d.fi/). FIRPAn tavoitteena on edistää 3D-tulostukseen liittyvää tietoisuutta ja osaamista Suomessa ja sen jäseninä ovatkin lähes kaikki alaan liittyvät yritykset ja tutkimuslaitokset Suomessa. FAME on puolestaan puhtaasti yrityksille suunnattu järjestö, joka pyrkii vahvistamaan 3D-tulostukseen liittyvää osaamista ja tunnettavuutta yrityksissä. Esillä olleet palveluntarjoajat ja laitevalmistajat aakkosjärjestyksessä. On hyvä muistaa, että yrityksillä on omien laitteiden ja palvelujen lisäksi laajat yhteistyöverkostot, joiden kautta palvelutarjonta ja materiaalivalikoima on laajempi.

3DFormtech, https://3dformtech.fi/

Sijainti: Jyväskylä

3DFormtech on Suomen suurin palveluntarjoaja muovikappaleiden 3D-tulostuksessa valmistaen noin 40% kaikista suomen muovitulosteista. Vuonna 2021 liikevaihto kasvoi 31% koronasta huolimatta ja tänä vuonna vauhti näyttää myös lupaavalta. Yritys investoi viime vuonna kahteen uuteen muovitulostimeen ja lähiaikoina myös metallitulostuksen kapasiteetti kasvaa toisen metallitulostimen käyttöönoton myötä.

Kesäkuussa käyttöönotettava EOS M290 metallitulostin on tarpeen, sillä metallitulosteiden kysyntä on kasvanut. Kolme kysytyintä materiaalia ovat 316L, titaani ja alumiini. Titaanin suosio selittyy sillä, että vaikka se on materiaalina terästä kalliimpaa, on sen tulostusnopeus puolestaan terästä nopeampaa. Titaanin tarjoamat hyvät materiaaliominaisuudet yhdistettynä siihen, että materiaalikustannukset ovat valmistuskustannuksista kuitenkin vain noin 10% on herätellyt yrityksiä hyödyntämään materiaalia tuotteissaan.

Yrityksellä on muovipuolella käytössä 6 kpl teollisen tason SLS-tulostimia joten kappaleita valmistuu viikoittain tuhansia. Lukuisat asiakkaat hyödyntävät 3D-tulostusta myös sarjatuotannossa.

3D-tulostuslaitteiden lisäksi 3Dformtechillä on käytössä Dyemansionin automaattinen Powershot C+ S -jälkikäsittelylaitteisto kappaleiden värjäykseen.

Kuva 1. 3DFormtech esitteli osastollaan toteutettuja teollisuuden asiakascaseja sekä muovi- että metallipuolen käyttökohteisiin.

Käytössä olevia laitteita ja tulostusalueita:

  • Jauhepetitekniikka, Muovi
    • Suurin tulostusalue: 340 mm x 340 mm x 600 mm
    • Laitekanta (6 kpl): EOS FORMIGA P 100, FORMIGA P 110, EOSINT P 396
  • Jauhepetitekniikka, Metalli
    • Suurin tulostusalue: 250 x 250 x 325 mm
    • Laitekanta: EOS M290, toinen tulossa
  • Käytössä olevista materiaaleista löytyy lisätietoa osoitteesta: https://3dformtech.fi/materiaalipankki/

3DStep, https://www.3dstep.fi/

Sijainti: Ylöjärvi

3Dstep tarjoaa muovin ja metallin 3D-tulostuspalvelua sekä suunnittelupalveluja ja koulutusta. Yrityksen mukaan vuosi näyttää hyvältä ja varsinkin metallitulosteiden kysyntä on piristynyt. Asiakasryhmissä painottuvat ns. vanhat asiakkaat jotka ovat hyvien kokemusten perusteella laajentaneet metallitulosteiden käyttöä tuotannossaan. Yritykselle on tulossa toinen SLM 280 2.0 kone suljetulla kierrolla/materiaalikierrätyksellä pelkästään alumiinin tulostukseen. Alumiini onkin kysytyin materiaali metallipuolella.

Kuva 2. 3DStepin osastolla oli esillä hyviä teollisia esimerkkejä 3D-tulostuksen käytöstä metallitulostuksen puolella.

Laitepäivitykset eivät ole jäämässä tähän, sillä myös muovipuolella laitekanta laajenee. Yritykselle tulee muovipuolelle EOS P110 SLS laitteisto, jonka avulla käytössä oleva materiaalivalikoima kasvaa muovitulosteiden puolella. Hankinnassa on myös Mimakin pieni väritulostin. 

3DStep on aktiivisesti mukana puhujina seminaareissa, koulutuksissa ja tapahtumissa.

Käytössä olevia laitteita ja tulostusalueita:

  • Jauhepetitekniikka, Muovi
    • Suurin tulostusalue: 380 x 284 x 380 mm.
    • Laitekanta: Kaksi HP MJF 4210 3D-tulostinta, tulossa EOS P110 SLS
  • Jauhepetitekniikka, Metalli
    • Suurin tulostusalue: 280 mm x 280 mm x 365 mm
    • Laitekanta: SLM 280, tulossa 280 2.0
  • Käytössä olevista materiaaleista löytyy lisätietoa osoitteesta:

Delva, https://delva.fi

Sijainti: Hämeenlinna

Delva on metallin 3D-tulostukseen erikoistunut yritys ja tarjoaa siihen liittyviä palveluja teollisuusasiakkaille. Käytetyimmät materiaalit ovat Inconel 718 ja Inconel 939. Yritys on kasvanut viime aikoina kovaa vauhtia kysynnän lisääntyessä sekä vanhojen että uusien asiakkaiden osalta. Yritys esitteli messuilla sarjatuotantokappaleita, jotka liitetään laserhitsaamalla suurempaan kokonaisuuteen (kuva). Kappaleiden 3D-tulostuksessa hyödynnettiin lämpötilasimulointia, jossa prosessin lämpötilamuutokset ennakoidaan ja kappaleen 3D-mallia muokataan siten, että valmistuvan kappaleen vääristymät saadaan minimoitua. Tämänkaltaiset esimerkit todellisista asiakascaseista tuovat erinomaisesti esille 3D-tulostuksen potentiaalia myös Suomalaisten yritysten tarpeisiin.

Käytössä olevat laitteet ja tulostusalueet

  • Jauhepetitekniikka
    • Suurin tulostusalue: 250 mm x 250 mm x 325 mm
    • Laitteina yrityksellä on EOS M270 ja EOS M290
  • Materiaalit: Inconel 718, alumiini AlSi10Mg, ruostumaton teräs 316L, työkaluteräs MaragingSteel MS1, ja titaani Ti64.
  • Käytössä olevista materiaaleista löytyy lisätietoa osoitteesta: https://delva.fi/fi/3d-materiaalit/
Kuva 3. Delva esitteli messuilla Inconelista valmistettuja sarjatuotantokappaleita, joiden valmistuksessa hyödynnettiin prosessin simulointia.

Maker3D, https://www.maker3d.fi

Sijainti: Helsinki, Lahti

Maker3D tarjoaa 3D-tulostukseen liittyviä palveluja ja on Formlabsin, Ultimakerin ja Minifactoryn jälleenmyyjä Suomessa. Formlabsin tuodessa FUSE-1 lasersintrauslaitteiston markkinoille, luopui Maker3D Sinterit –laitteiden jälleenmyynnistä. Yritys tekee yhteistyötä myös materiaalitoimittaja BASFin kanssa.

Yrityksen osastolla oli esillä Formlabsin uusi FUSE-1 lasersintrauslaitteisto seulonta/purkuaseman kanssa. Kyseessä on noin 30.000 euron hintainen järjestelmä joka vaikuttaisi teknisten ominaisuuksien ja käyttäjäystävällisyyden puolesta täyttävän sille asetetut odotukset. Formlabs on valokovetuksen puolellatunnettu siitä, että sen laitteet ovat yksinkertaisia ja helppoja käyttää. FUSE-1 –laitteiston markkinoille tulo viivästyi noin 4,5 vuotta tavoiteaikataulusta ja kuuleman mukaan laite jouduttiin suunnittelemaan useamman kertaa täysin uusiksi, jotta haluttuihin tavoitteisiin päästiin. Samalla myös laitteiston myyntihinta kasvoi noin kolmannekselle alkuperäisestä suunnitelmasta. Laitteiston tekniset ominaisuudet huomioiden hinta ei kuitenkaan ole erityisen paha, mikäli valmistajan lupaukset kappaleiden materiaaliominaisuuksista pitävät paikkansa. Hinnassa on myös hyvä huomioida, että yksi jälkikäsittelyasema pystyy palvelemaan neljää FUSE-1 tulostinta.

Yrityksen mukaan noin 20% valmistettavista osista on prototyyppejä ja työkaluja, 50% erilaisia varaosia ja loput erilaisia tuotekehitysprojekteihin ja visuaalisiin malleihin liittyviä tulosteita. Varaosien puolella yritykseltä löytyy asiakastuotteita, joita on valmistettu jo yli 10.000 kappaletta, eli eräkokojen puolesta puhutaan jo sarjatuotannosta. Vuosi on alkanut vauhdikkaasti ja yritys pohtii parhaillaan laiteinvestointeja sekä jauhepetitekniikkaan että valokovetukseen.

Kuva 4. Makerin osastolla oli esillä Formlabsin uusi FUSE-1 SLS-tulostin, sekä Ultimakerin erinomaisia esimerkkejä todellisista teollisista käyttökohteista.

Käytössä olevat laitteet ja tulostusalueet

  • Nesteen fotopolymerisointi (valokovetus altaassa)
    • Suurin tulostusalue: 335 x 200 x 300 mm
    • Laitekanta: Formlabs 3L, 3Dsystems Figure4
  • Jauhepetitekniikka
    • Suurin tulostusalue: 381 x 330 x 457 mm
    • Laitekanta: 3DSystems ProX SLS 500 + MQC
  • Pursotustekniikka
    • Suurin tulostusalue: 406 x 355 x 406 mm
    • Laitekanta: Stratasys Fortus 400 mc large
  • Sideaineruiskutus
    • Suurin tulostusalue: 254 x 381 x 203 mm
    • Laitekanta: 3DSystems Projet CJP 660Pro
  • Materiaalin ruiskutus
    • Suurin tulostusalue: 298 x 185 x 203 mm
    • Laitekanta: 3DSystems Projet 3500 Hdmax, Objet Connex 350
  • Käytössä olevista materiaaleista löytyy lisätietoa osoitteesta: https://www.maker3d.fi/3d-tulostus/materiaalit/

Edustetut merkit:

  • Formlabs on laitemäärällisesti laskettuna yksi maailman suurimmista 3D-tulostuslaitteiden toimittajista. Yrityksen tunnetuin tuoteperhe on valokovetukseen perustuvat Form –laitteet, joita löytyy eri kokoisina ja eri käyttötarkoituksiin. Tänä vuonna mukaan on tullut myös lasersintrauslaitteistojen FUSE –tuoteperhe. Linkki valmistajan sivuille: https://formlabs.com/
  • Ultimaker on kuluttajakäyttöön suunnattujen, materiaalin pursotukseen perustuvien laitteiden pioneeri. Vaikka laitteiden alkuperäinen käyttäjäkunta onkin kuluttajapuolella, käytetään Ultimakerin laitteita nykyään paljon myös yrityspuolella. Ultimaker tunnetaan erityisesti luomastaan ja ylläpitämästään Cura –ohjelmistosta joka toimii myös muiden pursotukseen perustuvien 3D-tulostinten kanssa. Suomessa Ultimakerin laitteita on suomessa runsaasti käytössä kouluissa ja kirjastoissa. Linkki valmistajan sivuille: https://ultimaker.com/
  • Minifactory on suomalainen, pursotustekniikkaan ja erikoismuovien valmistukseen keskittynyt laitevalmistaja: Linkki valmistajan sivuille: https://minifactory.fi/

Materflow, https://www.materflow.com/

Sijainti: Lahti

Materflow tarjoaa sekä muovin että metallin 3D-tulostuspalveluja, suunnittelua ja tarvekartoitusta. Viime vuonna liikevaihto kasvoi noin 50% ja myös alkanut vuosi vaikuttaa hyvältä. Yritys on juuri investoinut uuteen nopeaan 3D-tulostimeen ja muuttanut suurempiin tiloihin.

Hankittu laite on Farsoon Flight SS403P, kuitulaseria käyttävä SLS-tulostin joka on ensimmäinen Pohjois-Euroopassa ja yrityksen mukaan noin kolme kertaa käytössä olevia EOSin laitteita nopeampi. Tulostustilavuutta uudella laitteella on 400 x 400 x 540 mm ja suuri tulostusnopeus mahdollistaa koko kammion valmistamisen vuorokauden aikana. Tulostusmateriaalina Farsoonissa on musta nylon (PA12 Black).

Materflow esitteli FIRPAn vuosiseminaarissa esimerkkejä 3D-tulostuksen teollisista käyttökohteista. Esille nousi kappaleen uudelleensuunnittelun tarve kustannustehokkaan valmistuksen kannalta mutta myös se, että valmistettavan kappaleen ei tarvitse olla monimutkainen, jotta se olisi kustannustehokasta valmistaa 3D-tulostamalla. Alla olevassa kuvassa on esillä muutamia yksinkertaisia geometrioita, joiden valmistaminen 3D-tulostamalla on edullisempaa ja nopeampaa kuin perinteisillä menetelmillä.

Esimerkkien joukossa oli myös kuluttajapuolelle tutumpia tuotteita, sillä yritys on valmistanut IKEAssa myynnissä olleen “Omedelbar” –malliston tuotteita 3D-tulostamalla. Kappaleiden valmistus saatiin kustannustehokkaaksi hyödyntämällä niiden valmistuksessa muusta tulostukselta ylijäävää jauhetta, sillä sisustusesineissä kappaleiden materiaaliominaisuudet eivät ole niin merkittävässä roolissa kuin teollisen puolen käyttökohteissa. Kyseinen mallisto oli vain rajatun aikaa myynnissä ollut design -tuote, mutta IKEAn kokoisella toimijalla tuotemäärät olivat luonnollisesti aika suuria ja tulosteita valmistettiin lavakaupalla. Sittemmin Ikean mallistoon on tullut vastaavan näköisiä tuotteita FLAMTRÄD –tuotemallin nimellä.

Kuva 5. Materflow esitteli uuden Farsoonin laitteen tulostustilavuutta messuständillaan. Kuvassa oikealla esimerkki yksinkertaisista osista jotka ovat kannattavia valmistaa 3D-tulostamalla.

Käytössä olevat laitteet ja tulostusalueet

  • Jauhepetitekniikka, muovit
    • Suurin tulostusalue: 400 x 400 x 540 mm
    • Laitekanta (4 kpl): Farsoon Flight SS403P, EOS P380, EOS P390/P395
  • Jauhepetitekniikka, metallit
    • Suurin tulostusalue: 280 mm x 280 mm x 365 mm
    • Laitekanta: SLM 280HL, ConceptLaser Mlab
  • Käytössä olevista materiaaleista löytyy lisätietoa osoitteesta: https://www.materflow.com/tuotanto-materiaalit/

Protech, https://www.protech.fi/

Protech on Suomessa Stratasys 3D-tulostinten jälleenmyyjä. Muita edustettuja merkkejä ovat Makerbotin laitteet sekä Xact Metal –metallitulostimet.

Messuilla oli esillä Stratasysin viime vuonna julkaisema J35 –tulostin, joka on pöytätason kevyt ratkaisu multimateriaalitulostukseen Polyjet –tekniikalla. Tulostin on pienempi, halvempi, ja ominaisuuksiltaan teollista versiota yksinkertaisempi laite ja sillä on mahdollista tulostaa 3 eri materiaalia samanaikaisesti. Hintaluokka laitteella on 50 k€. Protechin osastolla oli esillä myös muilla Stratasysin multimateriaalitulostimilla valmistettuja kappaleita, mm. suoraan kankaalle tulostettu kappale.

Kuva 6. Vasemmalla uusi Stratasys J35 –tulostin, keskellä suoraan kankaalle tulostettu multimateriaalituloste, oikealla vokselitulostuksen avulla tulostettu monilinssirakenne jossa valo taittuu eri tavalla kuvakulmasta riippuen.

Tamspark, https://www.tamspark.fi/

Tamspark on 3D-tulostukseen liittyen 3Dsystemsin, Sintratecin ja Builder3D:n jälleenmyyjä Suomessa. Koneistuksen puolella yritys jälleenmyy mm. +GF+:n ja FFG:n laitteita. Lisäksi yrityksellä on valikoimassa 3D-tulostukseen liittyviä jälkikäsittelyjärjestelmiä – mm. Dlyte:n elektrolyyttiset kiillotuslaitteet ja AMT:n pintakäsittelyjärjestelmät.  

Kuva 7. Vasemmalla Dlyte Desktop Pro, keskellä kappale kiillotettuna ja ilman. Oikealla kuvassa nylon –osa tulostuksen jälkeen sekä AMT PostPro järjestelmällä pintakäsiteltynä.

Yrityksen osaston mielenkiintoisin osio olikin Dlyten Desktop Pro –laitteisto (https://www.dlyte.es/desktop-pro), joka on pöytäkokoinen, pienen mittakaavan laitteisto kappaleiden elektrolyyttiseen kiillotukseen. Pöytäkokoisen mallin hinta on tarvikkeineen noin 20.000 € hintaluokkaa, ja siinä tehollinen korkeus on noin 80 mm. Laitteisto on suunniteltu erityisesti hammaslääketieteen tarpeisiin mutta soveltuu luonnollisesti myös muille pienosille. Kiillotukselle tulee hintaa 1-10 euroa kappale riippuen kappaleiden koosta ja geometriasta. Toinen 3D-tulostuksen kannalta mielenkiintoinen tarjolla oleva tuoteperhe kappaleiden jälkikäsittelyyn on AMT:n PostPro Chemical Vapor Smoothing System eli kemiallinen höyrykäsittelyjärjestelmä (https://amtechnologies.com/vapor-smoothing/). Valmistajan mukaan järjestelmä mahdollistaa muoviosien pintakäsittelyn tiiviiksi ja tasaiseksi ilman, että kappaleen geometria muuttuu merkittävästi. Laitteisto sopii useimmille muoveille käyttämällä niille kehitettyjä höyrytyskemikaaleja. Markkinoilla on tällä hetkellä vain muutamia vastaavia järjestelmiä (Dye Mansion Powerfuse ja Luxyours Luxmatic). Rajoitettu tarjonta näkyy myös hinnassa – mitkään järjestelmistä eivät ole halpoja ja esimerkiksi AMT PostPro:n järjestelmän hinta on noin 80.000 €.


Antti Alonen
tki-asiantuntija
Savonia-ammattikorkeakoulu


Leave a Reply

Your email address will not be published.