Kuvassa kojelautaesimerkki tulostettuna ja jyrsittynä. Oikealla materiaalina KCL Formi -puukuitukomposiitti sekä vasemmalla UL94 V-0 luokiteltu, lasikuituvahvistettu PIPG.
Tekniseltä maturiteettiasteeltaan FGF on noussut viime vuo- sina teollisen käytön tasolle. Tekniset haasteet ovat vielä toistai- seksi hidastaneet sen laajempaa käyttöä, mutta valtaosa niistä alkaa olla ratkaistuina ja käyttö yleistyy teollisuudessa lähivuo- sina runsaasti. Suomen 3D-tulostusekosysteemi FAME:n visiois- sa Suomestakin löytyy muutaman vuoden sisällä kaupallinen palveluntarjoaja, jolla menetelmä on käytössä. Yleisimmät käyttökohteet löytyvät tällä hetkellä meriteollisuu- desta (veneet, laivarakenteet), muottien ja työkalujen valmistuk- sesta sekä huonekaluteollisuudesta. Maailmalta löytyy jo esimerkkejä tehtaista, joissa useiden robottitulostussolujen avulla valmistetaan tuotteita joustavasti eri käyttötarpeisiin. Esimerkiksi Yhdysvalloissa Haddy (https:// www.haddy.life/) avasi kesällä tuotantoyksikön 3D-tulostettu- jen huonekalujen valmistukseen. Microfactory-nimellä kulke- vassa tehtaassa on käytössä kahdeksan CEAD Flexbot -robot- titulostussolua, joilla jokaisella on tulostusalueena 14x2 metriä. Hybridisoluissa on myös mahdollista viimeistellä valmistetut tuotteet jyrsimällä. Kansallisessa 3DTY-hankkeessa on tutkittu viime vuosina robottitulostuksen käyttökohteita eri toimialoilla ja toteutettu yritysten kanssa yhteistyössä demonstraatioita eri tulostusma- teriaaleja käyttäen. Seuraavassa kuvassa näkyy tutkimuksen käytössä olevat tulostussolut Savonialla, Tampereella ja REDUlla. Vaikka valtaosa demonstraatioista on tulostettu onnistunees- ti, on niiden valmistuksessa noussut esille selviä haasteita, jot- ka hankaloittavat menetelmän käyttöä teollisessa tuotannos- sa. Tyypillisesti haasteet ovat ratkaistavissa, joten mikäli tuo- te on jotakuinkin vakio, eivät ne muodostu ongelmaksi. Mikä- li tuote vaihtuu usein, on kyseessä yrityksen kannalta hanka- lampi tilanne. Haasteet voidaan luokitella karkeasti kolmeen eri osa-aluee- seen: ohjelmisto-, laite- ja materiaalitekniset haasteet. Ohjelmistohaasteet ovat tyypillisesti kappaleen siivutukseen ja robottipolun valmisteluun liittyviä, ohjelmistokohtaisia ongel- mia. Ohjelman vaihto kesken kaiken ei kuitenkaan ole yleensä vaihtoehto, sillä ohjelmistolisenssit kustantavat useita tuhansia euroja vuodessa. Harvalla on varaa pitää kilpailevia ohjelmisto- ja käytössä samaan aikaan, sillä lisenssikustannuksen lisäksi täytyy huomioida myös ohjelman käyttöön liittyvä osaaminen. Myös edullisia ohjelmistoratkaisuja löytyy, mutta niissä opette- lu- ja käyttökynnys on kaupallisia valmiita ratkaisuja suurempi.
Laitetekniset haasteet liittyvät tulostuspäähän ja robottisolui- hin. Tulostuspää on rakenteeltaan sulatusruuvi. Pellettien käyt- tö sulatusruuvissa edellyttää sitä, että materiaalinsyöttö on jat- kuvaa, ja mikäli ruuvi pysäytetään ja käynnistetään kesken ajon, on materiaalin pursotuksessa pieni viive, joka tulee väistämättä näkyviin tulostusjälkeen. Tulostuksen liikeradan tulisi siis olla mahdollisimman yhtenäinen, jotta ongelmia ei tule. Tämä ei ole aina luonnollisesti mahdollista, jolloin pitää miettiä epäjatku- vuuskohtien sijoittelu niin, että ne eivät lopputuotteessa haitta. Materiaalitekniset haasteet puolestaan liittyvät usein tulos- tetun kappaleen jäähtymiseen. Koska tulostettava kappale on kokoluokaltaan usein suuri, ehtii osa kappaleesta jäähtyä ennen kuin seuraavaa kerrosta tulostetaan päälle ja toisaalta joskus kappale ei ehdi jäähtyä riittävästi ennen seuraavaa kerrosta. Tämä voi aiheuttaa kerrosten välisen tarttuvuuden heikenty- mistä tai kappaleen vääntymistä tulostusalustalla. Tähän voi- daan vaikuttaa teknisillä ratkaisuilla (tulostuskammio, lämmi- tys, jäähdytys) sekä oikealla materiaalivalinnalla. Mikäli kappaleen geometria on muodoltaan yksinkertainen ja se voidaan valmistaa paksusta palosta pursottamalla ja lopuksi koneistaa oikeaan tarkkuuteen, vältetään monia edellä maini- tuista haasteista. Jos kuitenkin tavoitteena on mahdollisimman pieni materiaalikulutus tai jos kappaleella on sisäisiä tai seinära- kenteita, joille edellytetään määrättyä mittatarkkuutta sekä sisä- että ulkopinnan osalta, muuttuu asia haastavammaksi. Esimerkkinä tästä on 3DTY-hankkeen demonstraatio kojelau- taosan valmistuksesta, jossa kappaleen seinämävahvuus halut- tiin pitää lähtötietona olevan 3D-mallin mitoissa. Demonstraa- tiossa kappale valmistettiin useista eri materiaaleista. Kuvas- sa materiaalina KCL Formi -puukuitukomposiitti sekä UL94 V-0 luokiteltu, lasikuituvahvistettu PIPG. Osan valmistusaika kokonaisuutena jyrsintä mukaan luet- tuna oli noin neljä tuntia. Yksittäisen tuotteen valmistusaika on kuitenkin vain osa totuutta, sillä tyypillisesti merkittävä osa tuotteen valmistukseen kuluvasta ajasta muodostuu kappaleen suunnittelusta, sopivien tulostusparametrien valinnasta sekä tulostustesteistä. 3DTY (www.3dty.fi) kuuluu Uudistuva ja osaava Suomi 2021- 2027 EU:n alue- ja rakennepolitiikan ohjelmaan. Euroopan alue- kehitysrahaston (EAKR) tuen on myöntänyt Etelä-Savon elinkei- no-, liikenne- ja ympäristökeskus (ELY).
6/2025 MUOVIPLAST 25
Made with FlippingBook - Online magazine maker