Metallien 3D-tulostuksen ”buumi” on alkanut Suomessa

Metallien 3D-tulostus tai virallisemmin metallien lisäävä valmistus (additive manufacturing, AM-menetelmä) on tällä hetkellä maailmanlaajuisesti nopeimmin kasvava tuotantotekniikan osa-alue. Metallitulostuksen menetelmiä ovat voimakkaimmin hyödyntäneet korkean jalostusasteen high-tech teollisuuden alat kuten ilmailu- ja avaruusteollisuus, lääketieteen ja hammaslääketieteen alat sekä autoteollisuus.

Kun katsotaan viime vuosien laitemyyntiä Suomessa ja etenkin kaupallisten metallin 3D-tulostuspalvelua tarjoavien yritysten määrää, voidaan todeta, että metallin lisäävän valmistuksen ”buumi” on alkanut vihdoin Suomessakin ja kaupallista tulostuskapasiteettia on tällä hetkellä suhteellisen hyvin tarjolla. Tämä näkyy myös kotimaisen teollisuuden aktivoitumisena. Toistaiseksi näkyvimpänä tuloksena on alan keskeisimpien toimijojen perustama lisäävän valmistuksen ekosysteemi FAME (Finnish Additive Manufacturing Ecosystem).

Metallien 3D-tulostus tulee ottamaan oman paikkansa muiden metallisten osien valmistusmenetelmien joukossa. Piensarjamuoviosien valmistuksessa lisäävästä valmistuksesta on jo tullut suhteellisen yleisesti käytetty valmistusmenetelmä. Metallien AM-menetelmien ei nähdä niinkään kilpailevan perinteisten menetelmien kanssa, vaan enemmänkin tarjoavan uusia mahdollisuuksia tuotteen optimointiin ja teknisten haasteiden ratkaisemiseen.

Metallitulostimien osuus CNC-laitteiden eli tietokoneohjattujen työstökoneiden kokonaismyynnistä on tällä hetkellä 1,6 % ja sen on arvioitu kasvavan viiden vuoden kuluessa n. 4 % vajaan 30 % vuosikasvulla. Kokonaisuudessaan CNC-laitteiden myynnin taas arvioidaan kasvavan reilu 7 % vuodessa seuraavan viiden vuoden aikana.

Jauhepetisulatus on tällä hetkellä yleisin metallin lisäävän valmistuksen menetelmä vajaasta 20 erilaisesta menetelmästä. Sen osuus kaikista metallitulostimista on tällä hetkellä n. 90 %. Jauhepetisulatuksessa metallijauhetta levitetään ohuin kerroksin tulostustasolle ja sulatetaan lasersäteellä tai elektronisuihkulla kappaleiden kohdalta. Menetelmä tarjoaa mahdollisuuden toteuttaa muotoja, joita on erittäin vaikea ja joissakin tapauksissa jopa mahdoton toteuttaa muilla valmistusmenetelmillä. Suhteellisen tarkka menetelmä mahdollistaa mm. entistä tehokkaamman osan toiminnallisen optimoimisen ja useiden osien yhdistämisen yhdeksi kappaleeksi. Varjopuolena voidaan pitää menetelmän hitautta ja kalleutta sekä rajoittunutta kappalekokoa.

Seuraavaksi yleisimpiä ovat suorakerrostuksen menetelmät, joissa materiaali sulatetaan suoraan rakenteeseen lasersäteen tai MIG/MAG-hitsauskaaren avulla. Näiden menetelmien etuna on nopeus ja suuri kappalekoko, ja ne ovatkin joissakin tapauksissa hyvä vaihtoehto valamiselle. Ne ovat myös hyviä menetelmiä osien korjaukseen. Suorakerrostusmenetelmät luovat suhteellisen karkeaa jälkeä ja niinpä kappaleet yleensä koneistetaan tulostuksen jälkeen. Näiden lisäksi markkinoille on tulossa uusia monivaiheiseen prosessiin perustuvia menetelmiä, joissa laitteet ovat suhteellisen edullisia, mutta tulostusaineet hieman kalliimpia.

Yritykset eivät ole metallin 3D-tulostuksen hyödyntämisessä yksin. Oulun yliopiston Kerttu Saalasti Instituutin Tulevaisuuden tuotantoteknologiat (FMT) tutkimusryhmän rooli metallin AM-buumissa Suomessa on tuottaa ja jakaa tutkittua tietoa sekä tarjota asiantuntija-apua menetelmien hyödyntämisessä. Ryhmämme tutkii tulostettujen materiaalien ominaisuuksia, kustannustehokkaita valmistusmenetelmiä, mahdollisuuksia vahvistaa lopputuotteen kilpailutekijöitä ja näiden näkökulmien huomioonottamista suunnittelussa. Tietoa ja esimerkkejä menetelmien hyödyntämisestä on Internetissä jonkin verran suomeksi ja runsaasti englanniksi. Myös koulutusta ja tukea on saatavissa Oulun yliopistosta ja kaupallisilta tulostuspalvelun tarjoajilta.

Kari Mäntyjärvi, kehityspäällikkö, Tulevaisuuden tuotantoteknologiat tutkimusryhmä FMT

Blogi on julkaistu alunperin Keskipohjanmaa-lehdessä 11.4.2021 osana Oulun yliopiston Kerttu Saalasti Instituutin henkilökunnan kirjoitussarjaa. 

 

Last updated: 23.4.2021