3D-tulostamisen usein kysytyt kysymykset

1. Mihin 3D-tulostusta voi käyttää?

Lähes mitä tahansa pystyy 3D-tulostamaan: metalleja, muoveja, varaosia, muotteja, siltoja, sisäelinmalleja, ruokaa, lääkkeitä, soittimia… 3D-tulosteiden käyttömahdollisuuksia rajoittaa eniten oma mielikuvituksemme.

3D-tulostusta käytetään esimerkiksi teollisten lopputuotteiden valmistukseen, sillä se mahdollistaa monia erityisominaisuuksia ja on kustannustehokasta pienissä ja keskisuurissa kappalemäärissä.

3D-tulostus on nopeutensa ja edullisuutensa takia suosittu menetelmä prototyyppien valmistamiseen ja nopeaan tuotekehitykseen. Lisäksi yleisiä käyttötarkoituksia ovat työkalujen ja varaosien 3D-tulostus.

Lääketieteen käytössä yksilölliset 3D-mallit voivat auttaa esimerkiksi kirurgia leikkausten suunnittelussa. 3D-tulostusta käytetään myös implanttien ja apuvälineiden valmistukseen.

Yksityishenkilöt voivat hyödyntää 3D-tulostusta lukemattomiin tarkoituksiin. Esimerkiksi harrastuksiin liittyviä esineitä ja osia voidaan 3D-tulostaa, pelimaailman leikkifiguureista autojen ja lennokkien osiin asti. Kodin varaosatarpeisiin löytyy valmiita 3D-tulostettavia malleja Internetistä.

3D-tulostettuja polymeerikomponentteja.

2.     Mitä hyötyä 3D-tulostamisesta on?

3D-tulostamalla voidaan valmistaa komponentteja, joita on hyvin hankalaa tai mahdotonta valmistaa muilla menetelmillä. Esimerkkinä tästä ovat erityisen kompleksiset, kierteiset tai sisäkkäiset rakenteet. 3D-tulostaminen on kustannustehokkain menetelmä pienissä ja keskisuurissa sarjoissa, jos osassa on vähänkään monimutkaisuutta, joka tekee koneistamisen kalliiksi. Monissa tuotteissa valmistus on myös perinteisiä menetelmiä nopeampaa, edullisempaa ja ympäristöystävällisempää. Koska 3D-tulostus on lisäävä valmistusmenetelmä, siihen käytetystä materiaalista ei jää juurikaan hukkaa. Näin voidaan myös vähentää materiaalihävikkiä. 

3.     Mitä materiaaleja voi 3D-tulostaa?

3D-tulostus on mahdollista lukuisilla materiaaleilla. Yleisimpiä materiaaleja teollisessa käytössä ovat metallit ja muovit/polymeerit. Niiden lisäksi voidaan 3D-tulostaa muun muassa keraameita, betonia ja jopa lasia.

Metalleista yleisimpiä 3D-tulostettavia materiaaleja ovat alumiini, haponkestävä teräs ja titaani. Muoveista suosittuja ovat erilaiset polyamidipohjaiset materiaalit, joita voidaan toteuttaa myös lasivahvisteisina, sekä joustavat TPU-muovit.  

4.     Ovatko 3D-tulosteet kestäviä?

3D-tulosteiden kestävyys riippuu ennen kaikkea käytetystä teknologiasta ja materiaalista. Yleisesti voidaan kuitenkin sanoa, ettei kestävyys ole käytännössä koskaan rajoite 3D-tulostuksen hyödyntämiselle. Esimerkiksi yleisimmät jauhepetitekniikat tuottavat lopputuloksena käytännössä vastaavan kestävyyden kuin perinteiset valmistusmenetelmät.

3D-tulostuksen ammattilaiset varmistavat kappaleiden kestävyyden suunnitteluvaiheessa ja osaavat suositella oikeanlaista materiaalia ja teknologiaa kuhunkin käyttötarkoitukseen. Oikein valmistettuina 3D-tulosteet ovat erittäin kestäviä ja pitkäikäisiä. 

5.     3D-tulostus: Kuinka laatu varmistetaan?

Erittäin tärkeä kysymys. Materiaalin mekaaniset ominaisuudet tuotetaan 3D-tulostusprosessissa. Valmistusprosessin laadukas hallinta on siis kaiken lähtökohta. On tärkeää pitää huoli oikeista lämpötiloista ja varsinkin kosteudesta tuotannon eri vaiheissa. Kun olosuhteet ovat hallinnassa, prosessi tuottaa halutut materiaaliominaisuudet ja mittatarkkuuden. Materiaaliominaisuuksia täytyy myös mitata tekemällä vetokokeita ja tiiveysanalyysejä.

Valmetille valmistettuja alumiinikomponentteja.

6.     Mitä 3D-tulostus maksaa?

Koska 3D-tulostaminen perustuu digitaaliseen 3D-malliin ja on siten työkaluvapaa valmistusmenetelmä, se on useimmiten merkittävästi edullisempaa kuin perinteiset valmistustavat. Edullisimmillaan se on prototyyppien valmistuksessa sekä pienissä ja keskisuurissa sarjoissa.

Suurin hintavaikutus 3D-tulosteisiin on tulostettavalla materiaalitilavuudella – tulosteiden monimutkaisuus on sen sijaan ilmaista. Tilaaja voi itse vaikuttaa hintaan etenkin tiedostamalla valmistusmenetelmän lainalaisuudet ja suunnittelusäännöt. Näistä kertovat palveluntarjoajat mielellään lisää, voit ottaa yhteyttä esimerkiksi meihin.

7.     Mitkä on yleisimmät 3D-tulostustekniikat? 

Varoitus: luvassa on pitkä vastaus!

Yleisimmät teknologiat teollisuuden käytössä ovat jauhepetitekniikat, joilla tulostetaan sekä metalleja että muoveja ja joissa poikkileikkaus/kerros sulatetaan laserilla. Niihin lukeutuvat muun muassa muovitulostuksen SLS (Selective Laser Sintering) ja metallitulostuksen SLM (Selective Laser Melting). Jälkimmäisestä käytetään myös nimitystä LPBF (Laser Powder Bed Fusion). Muovitulostuksessa toinen suosittu tekniikka on HP:n MJF (Multi Jet Fusion), joka sekin edustaa jauhepetitekniikkaa, mutta jossa poikkileikkauksen sulatuksessa käytetään UV-valon lämpöenergiaa.

Edellä mainitut tekniikat ovat suosituimpia erityisesti siksi, että niillä saavutetaan riittävän hyvä tarkkuus (muutama millimetrin kymmenesosa) sekä materiaalin ominaisuudet ja jälkityöstettävyys teollisiin käyttökohteisiin. Lopputuotteet vastaavat pitkälti perinteisin menetelmin valmistettuja kappaleita – metallien osalta käytännössä täysin.

Ammattikäytössä nousussa ovat lisäksi SLA-tekniikka eli stereolitografia sekä tästä muunnoksena DLP (Digital Light Processing). Näille yhteinen nimittäjä on nestemäinen, UV-kovettuva resiini. Materiaali kovetaan UV-valon aallonpituudella, jolloin pystytään toteuttamaan hyvinkin pieniä yksityiskohtia ja hyvä pinnanlaatu. Lopputuotteiden kestävyys ei ole vielä jauhepetitekniikoiden tasoa, mutta materiaalit kehittyvät jatkuvasti ja erityisesti lämmönkesto on nykyään jo varsin hyvä, jopa 300 °C. 

Kotitulostajien keskuudessa yleisin tekniikka on edelleen perinteinen FDM (Fused Deposition Modeling), jossa materiaali on kelalla lankana. Materiaali tulostetaan alustalle tulostuspään kautta kerros kerrokselta. Samasta teknologiasta on myös paljon teollisia sovelluksia, jolloin tuotteiden kokoluokkakin on suurempi ja tulostuskammiot voivat olla lämmitettyjä. Näin pystytään tulostamaan myös kuumankestävämpiä ja haastavampia materiaaleja.

Täysväritulosteissa hyödynnetään yleisimmin PolyJet-tekniikkaa, joka on käytössä muun muassa Stratasysin ja Mimakin tulostimissa. PolyJet-tekniikalla kappaleita tulostetaan tulostinpään kautta tippa kerrallaan vastaavasti kuin perinteisellä mustesuihkutulostimella. Tulosteet kovetetaan UV-valolla, ja tekniikan avulla pystytään hallitsemaan tarkasti, mihin kohtaan minkäkin kaltaista materiaalia ruiskutetaan – esimerkiksi kirkasta, värikästä tai tukimateriaalia. Tulostus tällä tekniikalla on hidasta mutta erittäin tarkkaa. Tuotteiden kestävyys ei ole yhtä hyvä kuin jauhepetitekniikoissa, mutta tulostus tuottaa siistejä ja visuaalisesti näyttäviä lopputuloksia.

Eri tekniikoilla on omat etunsa ja rajoitteensa, joten oman tulostustarpeen kanssa kannattaa konsultoida ammattilaisia.

8.     Voiko mitä tahansa 3D-tulostaa?

Melkein! Rajoitteita asettavat lähinnä tulosteen koko ja materiaalivalikoima. Jokaisella 3D-tulostusteknologialla on niin omat vahvuutensa kuin heikkoutensakin, jotka voivat vaikuttaa esimerkiksi mahdolliseen ja suositeltuun seinämävahvuuteen, kanavien kokoon ja jälkikäsittelyyn. Rajoitteita on kuitenkin huomattavasti vähemmän kuin perinteisissä menetelmissä. Oikeanlaiset materiaali- ja teknologiavalinnat auttavat pitkälle käyttötarkoitukseen sopivien komponenttien valmistuksessa.

9.     Miten varaosia 3D-tulostetaan?

Varaosien tulostus perustuu aina digitaaliseen 3D-malliin. Kun malli on olemassa, tulostaminen onnistuu hyvinkin nopeasti. Tilaajalla voi olla itsellään valmis 3D-malli, tai suunnittelu- ja mallinnustyön voi tilata 3D-tulostuskumppanilta. Joskus tilaajalla voi olla 3D-tulostuksen pohjaksi hallussaan ainoastaan aiempi, halutunlainen osa – joko ehjä tai rikkinäinen – missä tapauksessa osa mitataan, skannataan ja takaisinmallinnetaan digitaaliseen 3D-muotoon. Varaosa voidaan tällöin tulostaa joko yksi-yhteen samanlaisena tai 3D-suunnittelussa osaa parannellen.

Joskus on mahdollista vaihtaa myös materiaali toiseen. Esimerkiksi vanha rautaosa voidaan valmistaa laadukkaammin ja edullisemmin alumiinista. Tulostuksen jälkeen varaosat voivat olla käyttövalmiita sellaisenaan tai tietyissä tapauksissa kulkea vielä jälkikäsittelyn ja/tai -koneistuksen kautta.

3D-tulostettu merimoottorin sylinterin kansi. Oikealla alkuperäinen.

10.  Kenelle 3D-tulostus on tarkoitettu?

3D-tulostus on tarkoitettu kaikenlaisille yrityksille, organisaatioille ja myös yksityishenkilöille. Hyödyntämistä rajoittaa tällä hetkellä eniten se, etteivät menetelmä ja sen mahdollistamat käyttötarkoitukset ole vielä yleisesti tunnettuja. Volyymiltaan merkittävimpiä 3D-tulosteiden tilaajia ovat suuret teollisuusyritykset ja lääketieteen ammattilaiset.

11.  Millaisessa liiketoiminnassa 3D-tulostuksesta on hyötyä?

Kenties suurin hyöty 3D-tulostuksesta saadaan yritysten omissa tuotteissa. 3D-tulostus voi auttaa luomaan kokonaan uusiakin tuotteita, joilla ratkaistaan tietty asiakastarve. Lisäksi 3D-tulostus on tuotekehityksen tärkeä apuväline, joka mahdollistaa nopean testaamisen ja auttaa siten saamaan valmiit tuotteet nopeammin markkinoille. 3D-tulostamalla valmistetaan niin prototyyppejä, esisarjoja kuin myös valmiita tuotteita. Lisäksi 3D-tulostamalla voidaan valmistaa työkaluja räätälöidysti esimerkiksi kokoonpanolinjalle asentajan mittojen mukaan. Suosittu käyttötarkoitus on myös pienoismallien valmistus esimerkiksi koulutus- ja havainnollistamistarkoituksiin.

12.  Miten 3D-tulosteita suunnitellaan?

3D-tulosteiden suunnitteluun riittää käytännössä 3D-mallien piirtämisen mahdollistava CAD-ohjelmisto sekä idea 3D-tulostettavasta kappaleesta. Mikäli CAD-mallinnus ei ole ennestään tuttua ja jos mallin toimivuus mietityttää, kannattaa kääntyä ammattilaisten tarjoaman suunnittelupalvelun puoleen. Hyviä kokemuksia lopputuloksesta on saatu myös niissä tilanteissa, joissa asiakkaalla on yhteydenottovaiheessa vasta pelkkä tuoteidea.

13.  Miten 3D-tulostuksessa pääsee alkuun?

3D-tulostuksessa pääsee parhaiten alkuun miettimällä omia käyttötarpeitaan, hankkimalla lisätietoa ja pitämällä avoimen mielen. Myös me 3D-tulostuksen ammattilaiset pyrimme pitämään asiakkaiden kynnyksen mahdollisimman matalalla, joten kannattaa ottaa yhteyttä ja kysyä lisää.

Me 3DStepillä autamme asiakkaita alkuun muun muassa Innovaatiopalveluidemme ja 3D-LOIKKA -tapahtumien sekä Koulutus- ja asiantuntijapalveluidemme kautta. Järjestämme myös erilaisia työpajoja ja opintoryhmiä, seuraa ilmoitteluamme muun muassa LinkedInissä.

Mm. Helsingin keskustakirjasto Oodi tarjoaa myös asiakkailleen mahdollisuuden kokeilla 3D-tulostamista.

14.  Kerro 3D-tulostuksesta jotain, mitä en vielä tiedä?

3D-tulostustyössä pääsee näkemään erilaisia asioita ja tutustumaan eri elämänaloihin uskomattoman laajalla skaalalla. Muutamia poimintoja erikoisuuksista😊: Olemme päässeet 3D-tulostamaan muun muassa välineitä itämaisiin taistelulajeihin, keskiaikaisia soittimia ja Datsunin roiskeläppiä.

Myös uniikit ja erikoiset tulostustyöt kerryttävät 3D-tulostukseen liittyvää tietopankkiamme ja hyödyttävät siten asiakkaitamme laajemminkin.