Optimointi 3D printtaamalla kääntää perinteisen valmistamisen päälaelleen

Kolmiulotteinen tulostus on virtuaalisen mallin tuotteistamista fyysiseksi esineeksi 3D-tulostimen avulla. Tulostimessa voidaan käyttää materiaaleina esimerkiksi metallia, muovia, keraamia tai lasia. Tulostusmateriaali on yleensä omissa kaseteissaan, josta mallintamiseen tarvittava materiaali johdetaan tulostuspäähän esimerkiksi nauhana tai jauheena.

Tampereella (TTY) pidettiin pohjoismaiden suurin ja monipuolisin metallien 3D-tulostukseen keskittyvä tapahtuma 28-29.10.2015. Yritysseminaarissa luotiin katsaus metallitulostuksen tuoreimpaan tietoon ja toimijoihin. Puheenvuoroissa annettiin vastauksia pääkysymyksiin, kuten: Kuinka 3D-tulostuksesta luodaan liiketoimintaa. Mitä on metallien ammattimainen 3D-tulostus. Ketkä ovat menetelmää hyödyntäneet. Mitä maksaa metallikappaleiden tulostus ja mitä materiaaleja voi tulostaa. Yksi seminaarin pääpuhujista oli Bart Van der Schueren (Materialise) ja hän kertoi aiheesta: New business opportunities through Additive Manufacturing.  Heidän tulostettavat kohteet ovat pieniä sarjoja ja monimutkaisia kappaleita. “Tulostettavien kappaleiden koko on kasvanut. Vuosituhannen taitteessa oltiin pingispallokoossa ja nyt ollaan jalkapallokoossa. Esimerkkinä Van der Schueren mainitsi robotin tarttujan, joka voidaan suunnitella kappalekohtaiseksi skannaamalla tartuttava kappale ja tulostamalla kappaleen muotoinen tarttuja. Topologiaoptimoinnilla saadaan kevennettyä kappaletta merkittävästi.  Sen ansiosta voidaan suunnitella kappale, joka on täysin optimoitu joidenkin ominaisuuksien mukaan.”

Samasta alueesta (metallitulostuksen materiaalit) kertoi myös Tarja Laitinen VTT:ltä. Hänen mukaansa koko prosessia voidaan tarkastella liiketoiminnan perspektiivista. Puhutaan kokonaisuudesta, joka on virtuaalisessa muodossa eli kytketään tulostaminen digitaalisuuteen. Suunnittelussa määritellään tuotteen elinkaarenkustannukset ja digitaalisessa muodossa voidaan optimoida jopa erilaisia mikrorakennekokoja. Tulostus on tuotteen ominaisuuksia desiginehdoilla eli ajattelu on päälaellaan perinteisiin valmistustapoihin verrattuna. Mallintamalla tuotanto voidaan tuoda myös tuotanto desigin rinnalle suunnittelussa.  Teknisen laskennan avulla voidaan myös selvittää, että mikä on kannattavaa kun logistiikka yms. asiat huomioidaan, kuten myös ekologiset asiat. Protojen rakentamisen aikaa ja testauksiin käytettävää aikaa voidaan nopeuttaa virtuaalisesti tosi paljon, sekä virtuaalimalleista saadaan paljon muita hyötyjä liiketoiminnalle. Viitekehyksiä tekemiseen löytyy useita, kuten Multidesign,  Lean ja Agile. Vaihtoehtoisten raaka-aineiden käyttäminen tuo lisää hyötyjä ja eroja. Tällöin keskustellaan primäärisistä raaka-aineista vs. kierrätettävät materiaalit. Materiaaleja olisi saatavilla paljon myös kierrätyksen kautta. Siis ei pelkästään kaivoksilta.

Miettikääpä liiketoiminnan hyötyjä, kun nosturin tai työkoneen puomista vähennetään painoa komposiittimateriaalien ja 3D-tulostuksen ja optimoinnin keinoin. Potentiaali kustannusten säästöihin on valtava. Liiketoiminnan potentiaalia voidaan huomioida monelta eri suunnalta. Tässä myös toinen näkökanta varaosapuolelle. Konsepti olemassa olevien osien huoltotilannesuunnitteluun: Skannataan vanha osa, jonka pohjalta tehdään 3D-malli. Kriittiset mitoitustekijät huomioiden optimoidaan rakenne 3D-tulostuksen ehdoilla ja tulostetaan metallituloste suoraan asiakkaalle.

Olemme matkalla kohti luonnonvaroja säästävää maailmaa. Logistiikkaketjut muuttuvat huomattavasti, kun tuote voidaan valmistaa suoraan asennuspaikalla. Tuotetta ei tarvitse rahdata ympäri maapalloa valmistuksen ehdoilla ja todellinen valmistukseen varattava aika on murto-osa perinteisiin menetelmiin verrattuna. Materiaali- ja energiatehokkuus nousevat aivan eri arvoihin, kun taas verrataan nykyiseen tapaan valmistaa ja toimittaa tuotteita. Tuotteen käytön mukanaan tuomat hyödyt ovat osoitettavissa edellä mainittujen lisäksi.

Lue lisätietoa teknisen laskennan palveluistamme. Blogi: rakenteiden väsyminen, vaikeaa vai ratkaistavissa?