Kuva: Jarmo Österman, mB
Kuva: Jarmo Österman, mB

Printteri osaa tehdä muutakin kuin muovikrääsää.

Vuonna 2013 kuluttajille suunnatut 3D-tulostimet olivat jo toisen kerran peräkkäin huippupaikalla tekniikan trendejä seuraavan tutkimuslaitos Gartnerin kuuluisalla hypekäyrällä.

Hypetys saattaa tuntua liioitellulta. Mitä mullistavaa on siinä, että tavallisen lasertulostimen kokoisella vempaimella voi pursottaa kerros kerrokselta pieniä turhanpäiväisiä muoviesineitä?

Ensinnäkin idea itsessään on vallankumouksellinen. Kivikaudesta asti materiaaleja on jyrsitty, leikattu ja porattu eli käytetty vähentäviä valmistusmenetelmiä. Tulostuksessa materiaalia lisätään kerros kerrokselta, kunnes esine on valmis.

Toiseksi tulostamalla voi hetkessä valmistaa esineitä, joista on tietokoneella suunniteltu virtuaalinen malli. Esimerkiksi varaosan voi tulostaa siellä, missä sitä tarvitaan.

Kolmanneksi vaikka kuluttajien tulostimet pursottavat yleensä vain muovia, kalliimmilla laitteilla voi tulostaa esimerkiksi metalleja. Tulevaisuuden visioissa kappaletulostus yhdistää sarjatuotannon taloudellisuuden ja käsityön yksilöllisyyden.

Teollisiin erikoistuotteisiin

”Kuluttajakrääsähypestä” haluaa erottautua esimerkiksi Aalto-yliopiston ja Teknologian tutkimuskeskus VTT:n tutkimusjohtaja Erja Turunen, joka puhui tiedetoimittajatapaamisessa syyskuussa. 3D-valmistustekniikka voi Turusen mukaan suuresti hyödyttää Suomen teollisuutta.

Kappaletulostus soveltuu pieninä sarjoina tehtäviin erikoistuotteisiin, ja ne ovat tärkeitä meidän teollisuudellemme. Perinteiset menetelmät soveltuvat paremmin massatuotantoon, jossa Suomen on vaikea kilpailla halpatuotantomaita vastaan.

Suomella voi olla mahdollisuuksia hyödyntää kappaletulostusta esimerkiksi konepaja- ja energiateollisuudessa. Täällä on osaamista myös kudosteknologiassa. Kappaletulostuksella voi valmistaa tukirakenteita, joihin solut kiinnittyvät.

Uuteen laite-ekosysteemiin

Lisäävät valmistustekniikat eivät korvaa perinteisiä vaan täydentävät niitä, esittää 3D-suunnitteluohjelmistoja valmistavan Autodesk-yhtiön toimitusjohtaja Carl Bass Wired-lehdessä.

Bass väittää, että kappaletulostusta vaivaa eräänlainen käänteinen Mooren laki. Mooren lain mukaan prosessorien teho kaksinkertaistuu puolentoista vuoden välein. Kappaletulostuksessa kustannukset ja valmistusaika taas moninkertaistuvat kolmen potensseissa. Jos haluat tulostaa kaksi kertaa isomman esineen, sen tulostaminen kestää kahdeksankertaisen ajan.

Bassin mielestä vallankumouksellista on tietyn yhden laitteen sijasta koko uusi tietokoneohjattujen, automaattisten valmistuslaitteiden ekosysteemi, johon kuuluvat myös esimerkiksi laserleikkurit, sorvit ja robotit. Ne ovat yhä tehokkaampia ja edullisempia tavallisten kuluttajienkin käyttöön. Bassin mukaan tietokoneohjaus tekee ihmiset tasavertaisemmiksi tavaroiden valmistuksessa.

Koruihin, silmälaseihin

Kuluttajille nykyisin myytävissä 3D-tulostetuissa esineissä ollaan realistisia, arvioi puolestaan tulevaisuudentutkija Risto Linturi.

Mahdollisuudet kasvavat koko ajan, ja esimerkiksi korujen printtaaminen alkaa jo olla sujuvaa.

– Näin Lontoon 3D-messuilla erinomaisia tulostettuja koruja. Hienompia kuin mitä olen koruliikkeissä nähnyt.

Myös esimerkiksi tulostetut kuulokojeet, silmälasit, jalkatuet ja valaisimet ovat Linturin mielestä  hienoja.

– Pinnan viimeistely alkaa olla uusilla tekniikoilla kauppatavaraa parempi.
Tulostamalla voi myös valmistaa osia, joita perinteisillä menetelmillä olisi vaikea saada aikaiseksi.

– Jos auton räminä ärsyttää, voidaan auton tuuletuskanaviston osat tulostaa siten, ettei niissä ole tiivisteitä eikä liitoksia, jotka kuluisivat tai rämisisivät.

Suomi pitää perää

Linturi ei näe ylenmääräistä hypetystä edes kuluttajille suunnatuissa kappaletulostimissa, joita toistaiseksi ovat käyttäneet lähinnä tee se itse -harrastajat.

– Tietysti eurot ovat vielä pääosin business-to-business-puolella, mutta se puoli kasvaa hitaasti. Kuluttajapuoli kasvaa yli sata prosenttia vuodessa.

Intoilu kappaletulostuksesta on kuitenkin todella pitkällä vain Yhdysvalloissa.

– Meillä ei ole hypeä vielä nähtykään. Hyvä, kun joku asian edes tuntee, mutta kukaan ei osta mitään.

Linturin mielestä Suomi on jäämässä jälkeen 3D-vallankumouksesta.

– Meillä ei ole Kalevala Korun lisäksi yhtään muuta organisaatiota, joka oikeasti valmistaisi esineitä 3D-tulostimella teollisesti. Yhdysvalloissa, Kiinassa ja Saksassa on monia. Englannissa on ollut isoissa museoissa taidenäyttelyitä 3D-tulosteille.

Marko Hamilo on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2013

Kappaletulostin sylkee lankaa

3D-tulostin rakentaa tulostusohjelman määräämän esineen kuumennetusta langasta kerros kerrokselta. Suomalainen Minifactory tulostaa yhdestä rullasta vaikkapa 60 puhelimen suojakoteloa.

Noin 15 sentin levyinen tulostusalusta on lämmitetty, jotta sillä voisi tulostaa
myös muoveja, jotka kutistuvat viilentyessään.

Moottorit liikuttavat alustaa vaakatasossa. Tulostuspää liikkuu pystyakselia
pitkin. Liike tapahtuu millin osien tarkkuudella.