Antti Salminen

+358 407674387
[email protected]
See more

Metallien 3D-tulostuksen tilanne Suomessa

Hitsaustekniikka-lehdessä käsitellään lisäävän valmistuksen nykytilaa
Kirj. LUT-yliopisto, Lasertyöstön ja 3D-tulostuksen tutkimusryhmä:
Markus Korpela, Atte Heiskanen, Niko Riikonen, Heidi Piili, Antti Salminen

LUE KOKO ARTIKKELI

Metallien 3D-tulostus on jatkanut kasvuaan Suomessa tämän vuoden aikana – ainakin laitehankintojen osalta. Karkeasti puolet tahoista käyttävät laitteita opetus- ja/tai TKI-tarkoituksiin, kun taas loput toimivat palveluntarjoajina tai valmistavat kappaleita oman tuotantonsa tarpeisiin. Kahta laitetta lukuun ottamatta kaikki valmistavat kappaleita kerros kerrokselta mikrotason (laser-)hitsaukseen perustuvalla tekniikalla, eli jauhepetisulatuksella. Nämä kaksi hyödyntävät materiaalin pursotusta, eli samaa perustekniikkaa, jota kuluttajakäyttöönkin myytävät muovien 3D-tulostimet.

LUT-yliopiston uusin metallien 3D-tulostin. Kuva: LUT Laser

Palveluntarjoajille ensimmäinen metallitulostin tuli Suomeen viisi vuotta sitten. Nyt palveluntarjoajia, joilla on oma metallitulostin Suomessa, on tiettävästi viisi kappaletta. Suomalainen teollisuus hyödyntää metallien 3D-tulostusta vielä vähäisissä määrin. Julkisuudessa on ollut esillä muutaman suomalaisen yrityksen tulostettuja sovelluksia, mutta näitä kaivattaisiin lisää ikään kuin rohkaisuksi muille yrityksille lähteä pohtimaan metallien 3D-tulostusta valmistusmenetelmänä. Menetelmällä on paljon rajoituksia ja se soveltuu vain hyvin valikoituihin sovelluksiin, mutta sovelluksen löytyessä säästöt voivat olla merkittäviä.

Kuva: LUT Laser

Korpela (2019) haastatteli Alihankintamessuilla (2018) 76 suomalaista kone- ja metallialanyritystä selvittääkseen muun muassa, minkä verran yritykset ovat hyödyntäneet metallien 3D-tulostusta. Yrityksistä 93 % oli pk-yrityksiä. Haastateltuja yrityksiä oli lähes jokaisesta maakunnasta painottuen Keski-Suomeen ja rannikkomaakuntiin. 18 % yrityksistä oli kokeillut metallien 3D-tulostusta alihankintana ja 23 % niistä, jotka eivät vielä olleet, aikoivat kokeilla sitä lähitulevaisuudessa. Kuitenkin vain yksi yritys arvioi sen tapahtuvan seuraavan 12 kuukauden aikana. Yrityksillä oli siis jossain määrin suunnitelmia asian suhteen, mutta ilmeisesti konkreettisiin toimiin ei vielä oltu ryhdytty. 5 % vastaajista ei osannut sanoa, oliko yritys vielä hyödyntänyt menetelmää. Vain 5 yritystä arvioi tilanneensa yli viisi tulostettua metallikappaletta ja vain 2 yritystä yli viisikymmentä. Metallien 3D-tulostusta sarjatuotantona siis hyödyntää mahdollisesti vain hyvin harva suomalainen yritys.

Kyselyssä pyydettiin yrityksiä myös arvioimaan syitä siihen, miksi metallien 3D-tulostusta ei oltu vielä hyödynnetty. Hieman yli puolet yrityksistä arvioi, ettei heillä ole ollut tarvetta metallien 3D-tulostukselle. Tämä on ymmärrettävää, koska nykyisen teknologian avulla ei pystytä valmistamaan kappaleita kannattavasti kuin tiettyjen reunaehtojen puitteissa. Mielenkiintoista toisaalta on, että vain noin viidesosa vastaajista valitsi syiksi menetelmän yleisiä rajoituksia, kuten kappaleiden rajoitettu koko, laadulliset seikat tai korkeat kustannukset. Tietotaidon puute korostui selkeästi tuloksista, joten suomalaisen kone- ja metalliteollisuuden voidaan todeta tarvitsevan koulutusta aiheeseen liittyen.

Kuva: LUT Laser

3D-tulostuksen opetus onkin lisääntynyt suomalaisissa teknillisissä korkeakouluissa jatkuvastiviime vuosien aikana, ja useilta tahoilta löytyy omia laitteita tutkimus- ja opetuskäyttöön.

Lisäksi on tiedossa, että ainakin pari uutta ammattikorkeakoulua olisi hankkimassa lähitulevaisuudessa laitteistot myös metallien tulostamiseen. Tämä kehityssuunta tulee automaattisesti lisäämään yritysten ymmärrystä tästä muihin valmistusmenetelmiin nähden uudesta menetelmästä, koska tulevaisuuden insinöörit vievät tietotaitonsa työelämään sinne siirtyessään.

Itse tutkimusta viedään eteenpäin erilaisten tutkimushankkeiden avulla, joita esimerkiksi LUT-yliopistossa on käynnissä seuraavasti:

ReGold-AM: Kullan talteenoton tehostamista elektroniikkajätteestä ja teollisuuden sivuvirroista lisäävällä valmistuksella. Rahoitus: Suomen Akatemia.

Teollisuuden 3D-tulostus (Me3DI): Muodostetaan teollinen metallien 3Dtulostuskeskittymä Etelä-Karjalan alueelle. Rahoitus: Euroopan aluekehitysrahasto.

Teollisuuden huippuosaaja (Chief Expert in Engineering, CEE): Koulutetaan tekniikan alan asiantuntijoita hyödyntämään moderneja tekniikoita ja ympäristöjä työssään. Rahoitus: Euroopan sosiaalirahasto.

– MFG 4.0: Tutkitaan ja selvitetään valmistavan teollisuuden tulevaisuutta monelta kantilta.Projektin painopiste on 3D-tulostuksessa ja teollisessa automaatiossa, niiden kehityksessä ja niiden mukanaan tuoman valmistavan teollisuuden murroksen ymmärtämisessä ja siihen varautumisessa. Rahoitus: Strateginen tutkimusneuvosto (STN).

Ympäri Suomea on lisäksi käynnissä erilaisia koulutushankkeita ja -tilaisuuksia, joissayrityksiä koulutetaan ymmärtämään tekniikan mahdollisuuksia – sekä rajoitteita. Yksittäiset tahot, kuten LUT-yliopisto, järjestävät yrityksille räätälöityjä koulutuspaketteja aiheeseen liittyen.

MFG4.0-tutkijat ja -professorit syventämässä yhteistyötä Trenton yliopiston kanssa

LUE ENEMMÄN VIERAILUSTA TÄSTÄ

Maanantaina 6.5. MFG4.0-hankkeen edustajat tutustuivat Trenton yliopiston ingegneria industriale -laitoksen toimintaan Povossa.

Povon vierailulla nähtiin esitykset, jotka keskittyivät LUT-yliopiston toimintaan analytiikan, robotiikan, ma-teriaalia lisäävän valmistuksen sekä materiaalifysiikan aloilla. Esitykset antoivat trentolaisille kuvan MFG4.0-hankkeesta ja erityisesti sen teknis-taloudellisesta osiosta.

LUT-yliopiston esitykset ( WP2,WP3):

Tiistaina 7.5.2019 MFG4.0-hankeen edustajat tutustuivat Roveretossa (noin 30 kilometriä Trentosta) sijaitsevan Polo Meccatronican toimintaan.
Kyseinen yksikkö on keskittynyt erityisesti valmistustekniikan kehittämiseen ja yritysyhteistyössä toteutettavien projektien läpivientiin.

Povoon sijoittuvissa tiloissa sijaitsee suuri osa materiaalitutkimukseen liittyvästä mittauslaitteistoista. Lisäksi rakennukseen on sijoitettu komposiittimateriaalien tutkimus.

Jatkona vierailulle Antti Salminen ja Ville Laitinen saivat kutsut osallistua heinäkuussa 2019 Roveretossa järjestettävään workshoppiin, joka keskittyy materiaalia lisäävään valmistukseen (engl. Additive Manufacturing).

Samalla yliopistojen yhteenlasketun laitekannan ja osaamisen todettiin täydentävän hyvin toisiaan, mikä avaa yhteistyömahdollisuuksia väitöskirjaopiskelija- / tutkijavaihdon kautta.

Tutkimusvierailu Pittsburghin yliopistosta

Apulaisprofessori Markus Chmielus (University of Pittsburgh) vieraili LUT-yliopiston materiaalify-siikan laboratoriolla Savonlinnassa ja Lappeenrannassa 9.-11.12.2018. Tutkimusvierailun aiheena oli funktionaalisten magneettisten muistimetalliseosten (MSM-älymateriaalit) 4D-tulostus ja materiaalia lisäävä valmistus.

MFG4.0 esillä Laaserfoorumin seminaarissa

Käytännössä metallien lisäävä valmistus on tällä hetkellä hitsausta hyvin pienellä lämmöntuonnilla. MFG4.0 -hanketta ja lisäävää valmistusta laajemminkin esiteltiin Suomen hitsausteknillisen yhdistyksen Laserfoorumin seminaarissa 29.11.2018. Yyteriin oli kerääntynyt 40 aiheesta kiinnostunutta kuulijaa.