Pikavalmistus /3D-tulostus läpimurron edessä
16.42 in 3D-mallinnus, Pikavalmistus, Yleinen by Risto Linturi
Pikavalmistusta on tutkittu 1980-luvulta alkaen. Ensimmäinen kaupallinen pikavalmistuslaite myytiin 1988. Kaupallisia laitevalmistajia on nykyään kymmeniä ja yksinkertaisimmat laitteet voidaan valmistaa toisen pikavalmistuslaitteen ja rautakaupasta sekä elektroniikkaliikkeestä saatavien osien avulla kotona. Suomessa laitteita on syksyllä 2011 kymmeniä, maailmanlaajuisesti noin 50 tuhatta.
Pikavalmistuslaitteita käytetään nykyään ensisijaisesti teollisuuden tarvitsemien prototyyppien ja työkalujen kehittämiseen, arkkitehtimalleihin, teollisuuden tarvitsemien monimutkaisten ja pienten komponenttisarjojen valmistukseen, lääketieteellisiin sovelluksiin, tutkimussovelluksiin ja harrasteisiin. Tunnettuja 3D-tulostettuja käyttöön tarkoitettuja valmiita esineitä ovat mm. Stradivarius-viulun kopio, konserttihuilu, nuket, biologiset proteesit, lentokoneen ja autojen rakenteet, polkupyörä, kahviastiasto, kännykkäkotelot ja useat LVI-tekniikan komponentit.
Laitteiden hinnat vaihtelevat tulostuskoon, teknologian, materiaalin sekä tarkkuuden mukaan alle tuhannen euron hintaisista aina yli miljoonan euron hintaisiin tai tilauksesta erikoisvalmistettuihin laitteisiin. Pikavalmistusmarkkina on odotetun nopean murroksen alussa. Murrosta vauhdittaa monien kriittisten patenttien raukeaminen ja sen siivittämä hintakilpailu. Kalliiden erikoiskäyttöön tarkoitettujen laitteiden teknologia on kopioitu laadultaan vaatimattomiin, harrastelijoille tarkoitettuihin laitteisiin, joiden ominaisuudet lähestyvät vähitellen ammattitasoa. Asemansa vakiinnuttaneiden toimijoiden on vastattava hintakilpailuun tuomalla yhä edullisempia laitteita markkinoille. Tilanne muistuttaa mikrotietokoneiden ja minitietokoneiden kilpailua 1980-luvun alussa.
Ominaisuuksiltaan vastaava laite, joka nyt maksaa alle 20 tuhatta euroa, maksoi viitisen vuotta sitten 400 tuhatta euroa. Harrastetasolla aiemmin myytyjen rakennussarjojen sijaan markkinoille on tulossa valmiiksi koottuja tuhannen euron hintaisia ja massamarkkinaan soveltuvia tuotteita. Tulostusmateriaalit ovat myös monipuolistuneet. Prototyypeistä ja 3D-malleista suuntaudutaan yhä enemmän varsinaisten lopputuotteiden valmistukseen. Ohjelmistoissa on myös tapahtumassa merkittävä muutos ammattimaisten 3D-suunnittelijoiden CAD-järjestelmistä massatuotteisiin.
Verrattuna teollisuuden nykyisiin tuotantotapoihin, valuun, työstöön ja kokoonpanoon, pikavalmistuksella on useita etuja. Tuotteiden geometria on useissa pikavalmistustekniikoissa lähes tai kokonaan vapaa. Voidaan siis valmistaa tuotteita, joiden valmistus aiemmin on ollut joko mahdotonta tai hyvin monimutkaista. Valmistus tapahtuu yksittäin, joten käyttäjäkohtaisten piirteiden huomioon ottaminen on hyvin yksinkertaista. Mikäli sopiva pikavalmistuslaite on saatavilla, jäävät myös toimitusajat, etsimiskustannukset ja logistiikkakustannukset vähäisiksi tai olemattomiksi. Teknologian yleistyessä laitehintojen odotetaan jatkavan laskuaan. Laitteen osuus tulostetun kappaleen kustannuksista vaihtelee kymmenistä senteistä euroihin, jos laitteen käyttöaste on hyvä, puhutaan kahvikupin kokoisista esineistä ja keskihintaisista laitteista. Kustannukset ovat siis kohtuulliset ja alittavat helposti vaikeasti löydettävien tai vähänkin yksilöllisyyttä tarvitsevien käyttöesineiden hintakynnyksen. Tämä edellyttää, että materiaaliominaisuudet ovat käyttötarpeeseen soveltuvat ja 3D-malli saadaan riittävän helposti muokattua. Teknologian edelleen kehittyessä, tietoisuuden ja laitteiden käytön levitessä on oletettavaa, että osa nykyisestä tuotannosta korvautuu pikavalmistuksella.
Soveltossa tutkitaan pikavalmistusta sekä käytännön tulostamisen, tulosteiden jatkokäsittelyn että mallinnuksen ja markkinatilanteen osalta. Kevään koulutusohjelmassa on kuusi erilaista kurssia aiheesta.
Heikki Hietala sanoi 10.2.2012
Loistavaa. Nyt kun meillä on Blender, niin 3D:n harrastus on ensi kertaa paitsi kustannustehokasta, myös mahdollista ilman piratewarea.
Tulen seuraamaan tätä palstaa kiinnostuneena.