Lisäävä valmistus mahdollistaa muun muassa suunnitteluvapauden, elinkaariajattelun sekä kustannussäästöt. Siksi VTT:llä paiskitaankin töitä 3D-tulostusteknologioiden ja uusien materiaalien kehittämisen parissa toden teolla. Kuluneiden kahdeksan vuoden aikana tutkimuskeskuksessa on valmistettu yli 500 tulostetta 50 erilaisesta seoksesta. Ja se on vasta alkua.
3D-tulostuksena yleisemmin tunnetun lisäävän valmistuksen on uumoiltu mullistavan teollisuuden tuotantotavat. Menetelmän myötä suunnitteluvapaus lisääntyy, eikä valmistustapa enää rajoita kappaleiden suunnittelua samalla tavalla kuin perinteisissä valmistusmenetelmissä. Tämän seurauksena monet tutut laitteet ja kappaleet pystytään ajattelemaan täysin uusilla tavoin.
Lisäävä valmistus tuo mukanaan myös kustannussäästöjä. Teknologian mahdollistamat kevyemmät rakenteet vaikuttavat suoraan esimerkiksi satelliittien tai lentokoneiden hintaan. Koska kevennetyistä osista rakennettu kevyempi kone kuluttaa vähemmän polttoainetta, voidaan koneen elinkaaren aikana saavuttaa huomattava polttoainesäästö. Jos taas satelliitin painossa saadaan säästetyttä esimerkiksi kilo, voi hinta sen seurauksena olla jopa 10 000 euroa halvempi.
VTT on lisäävän valmistuksen pioneeri, joka on panostanut 3D-tulostusteknologian ja uusien seosten kehitystyöhön jo kymmenen vuoden ajan.
Yli 500 printtiä, 100 seosvaihtoa ja 50 eri seosta
Noin kahdeksanvuotisen toimintauransa aika VTT:n SLM Solutions SLM125HL -metalliprintterillä on valmistettu jo yli 500 tulostusta. Tähän hurjaan lukuun on päästy tulostamisen parissa työskentelevän kokeneen, kymmenhenkisen tiimin sekä kokopäiväisen operaattorin ansiosta.
Myös suuresta, monialaista organisaatiosta on ollut hyötyä: tutkimustalossa on kaiken aikaa käynnissä valtavasti tutkimusprojekteja, jotka syöttävät printterille töitä.
”Kun tiimejä on paljon ja niiden välinen yhteistyö pelaa, eivät ideat lopu kesken. Niitä tulee aina uusista suunnista lisää”, VTT:n asiakkuusjohtaja Tuomas Pinomaa sanoo.
Siinä missä tuotantotulostimilla yleensä tulostetaan vain yhtä tai kahta materiaalia, on VTT:n materiaalivalikoima poikkeuksellisen laaja: tulosteita on tehty niin magneettimateriaaleista, titaanista kuin HEA-materiaaleistakin.
VTT:llä valmistetaan räätälöityjä metallijauheita.
Voimme tehdä talon sisällä jauheille lähes mitä tahansa. Saman katon alta löytyy osaamista aina materiaalien laskennallisesta suunnittelusta kokeelliseen puoleen.
”Tähtäämme siihen, että jokainen tekemämme ajo on beyond the obvious. Emme halua printata mitään itsestään selvää tai tavanomaista, vaan tavoittelemme aina jotain uutta ja lisäarvoa tuottavaa”, Pinomaa kertoo.
”Meillä on hyvin vähän asioita, joihin sanoisimme ei. Yleensä sanomme, että kokeillaan!” hän jatkaa. ”Ja vaikka olemmekin kokeilleet jo monia asioita, haluamme aina oppia uutta.”
Sähkömoottorin uusi muoto
Yksi asioista, jonka VTT:n avoin ja innovatiivinen toimintakulttuuri on mahdollistanut, on sähkömoottorin kriittinen tarkastelu.
Moottori on yli 120 vuotta vanha keksintö, joka on vuosien saatossa viritetty huippuunsa. Lisäävä valmistus ja sen mahdollistama suunnitteluvapaus avaavat kuitenkin uusia kehityspolkuja myös sähkömoottorin suunnittelijoille. Siksi VTT haastoi itseänsä suunnittelemaan moottorin täysin uudella tavalla.
”Ryhdyimme purkamaan moottoria osiin ja ennakkoluulottomasti miettimään, mitä kaikkea sieltä voisi printata”, kertoo VTT:n vanhempi tutkija Pasi Puukko. ”Päätimme keskittyä moottorin vaikeimpaan asiaan eli sen aktiivikomponentteihin staattoriin ja roottoriin. Tavoitteenamme oli muun muassa vähentää kriittisiä maametalleja sekä taklata moottorissa syntyviä häviöitä suunnittelun avulla.”
Tässäkin projektissa VTT:n monialaisuus toimi voimavarana, sillä saman katon alta löytyy osaajia mallintamaan koneita, valmistamaan mitä vain metalliseoksia sekä printtaamaan muodon kuin muodon.
Nyt valmisteilla on jo kolmas versio demomoottorista, jossa massa-tehosuhdetta on parannettu entisestään.
Kaikkea ei kannata tulostaa
Vaikka lisäävä valmistus mahdollistaakin uusia muotoja ja kehityspolkuja, on se myös vaativa valmistusmenetelmä. Siksi aivan kaikkea ei kannata tulostaa.
”3D-tulostuksen täytyy olla tarkoituksenmukaista. Ennen kun tehdään mitään, on paikallaan miettiä kriittisesti, mikä kannattaa tehdä tulostamalla ja mistä saadaan suurin hyöty”, sanoo Puukko.
Tätä pohdintaa helpottaakseen VTT on koonnut liudan hyödyllisiä kysymyksiä, jotka auttavat hahmottamaan, voisiko lisäävästä valmistuksesta olla hyötyä erilaisissa tilanteissa. Näitä kysymyksiä ovat muun muassa:
- Voisiko osa olla kevyempi?
- Voisiko osan elinkaari olla pidempi?
- Voitaisiinko useampi erillinen osa korvata yhdellä osalla?
”Jos vastaus joihinkin näistä kysymyksistä on kyllä, saattaa 3D-tulostus silloin olla järkevä ratkaisu”, sanoo Pinomaa.
Kiinnostuitko? Ota yhteyttä!
