Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun professori Antti Salminen ei näe yhtään teollisuuden alaa, jolla 3D-tulostuksesta ei olisi hyötyä. Kovaa vauhtia kasvava 3D-tulostus voi muuttaa liiketoimintamalleja monin tavoin.

Tänä päivänä kuka tahansa voi käydä kokeilemassa kirjastoissa 3D-tulostamista, mutta teollisuudessa edelleen vain pienen pieni siivu valmistuksesta syntyy 3D-tulostamalla. Odotukset ovat kuitenkin kovat.

”Kun tällä hetkellä maailmassa on käytössä 5 000 metallitulostinta, ennusteiden mukaan kymmenen vuoden kuluttua niitä on 35 000. Ennusteessa ei ole todennäköisesti otettu huomioon sitä, että markkinoille tulee nopeasti uusia laitevalmistajia”, professori Antti Salminen Lappeenrannan teknillisestä korkeakoulusta avaa tulevaa. Lappeenrannan yliopisto on ainoita opinahjoja, joissa voi Suomessa opiskella 3D-mallinnusta ja -tulostusta 3D-tulostuksen asiantuntijaohjelmassa.


Tulevaisuudessa suunnittelua eivät ohjaa enää valmistustekniikan rajoitukset.

3D-tulostamisen etuna on, että tulostamalla pystytään valmistamaan kappaleita, joihin perinteisillä valmistusmenetelmillä – jyrsimällä, sorvaamalla tai valamalla – ei kyetä. Muutos vaikuttaa suunnitteluun niin, että yhtäkkiä suunnittelua eivät ohjaakaan enää valmistustekniikan rajoitukset.

”Kun tätä opitaan hyödyntämään, pystytään ottamaan paremmin huomioon lopputuotteen asiakkaan tarpeet. Jos asiakas ostaa tuolin, häntä ei kiinnosta, miten hyvä tuolin osat on ollut valmistaa sorvaamalla. Asiakasta kiinnostaa, onko tuoli hyvä käyttää”, Salminen kuvaa.

Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun professori Antti Salminen ei usko, että 3D-tulostimet rantautuvat joka kotiin. ”Jos niin käy, siinä käy vähän samoin kuin leipäkoneille. Ihmiset ovat pohjimmiltaan laiskoja.”

3D-tulostus laskee myös tuotteiden ja erilaisten kappaleiden valmistamisen kustannuksia. Salmisen mukaan hintojen arvioidaan laskevan seuraavien viiden vuoden aikana noin 30 prosenttia.

Vaikka 3D-tulostaminen on melko hidasta, sen pitäisi tulevaisuudessa nopeutua. Lisäksi kokonaisajaltaan 3D-tulostus on jo nyt nopeampaa kuin perinteiset valmistusmenetelmät, mikäli tarkastellaan koko valmistusprosessia ideasta valmiiksi tuotteeksi.

Antti Salminen on taustaltaan lasertyöstön professori, joka ajautui 3D-tulostuksen pariin lähinnä sen takia, että 3D-metallitulostimissa on mukana myös laser. Nimenomaan metallitulostuksessa asiat tulevat rajulla kädellä lähitulevaisuudessa muuttumaan.


Uusi menetelmä saattaa mullistaa yritysten liiketoimintamallit

3D-tulostus voi esimerkiksi pistää uusiksi monien yritysten liiketoimintamalleja. Salmisen mielestä yritysten pitäisi varautua muun muassa siihen, että tulevaisuudessa aivan kaikki metallituotteet voidaan kopioida.

”Toinen trendi on se, että suuret logistiikkayritykset maailmalla ovat alkaneet miettiä tulostamista. Miksi he ostaisivat rekan, kun he voivat ostaa tulostimen? Esimerkiksi monen maan postiyhtiöt ovat alkaneet tutkia sitä vaihtoehtoa, että asiakas toisi heille vain digitaalisen tiedoston ja posti lähtisi tekemään osia, eli ottaisi itselleen roolia valmistavalta teollisuudelta”, Salminen kuvaa.

Hän patistaa myös prosessiteollisuutta käymään läpi kaikki pienimmät koneensa ja laitteensa.

”Siellä kannattaisi katsoa, miten vanha perinteinen laite toimii verrattuna siihen, että sen rakenteita optimoidaan 3D-tulostuksen kautta. Maailmalta on paljon esimerkkejä, joissa on yhdistelty eri osia ja tuotu samaan laitteeseen uusia toimintoja. Tulostetut osat ovat myös luotettavampia, koska kaikkein kriittisimmät liitospinnat poistuvat tämän tekniikan ansiosta”, Salminen kuvaa.

Metallin tulostamisessa maailmalla on testattu noin 50 erilaista metalliseosta. Näiden esimerkkikappaleiden materiaalina on austeniittinen ruostumaton teräs AISI316L.

Perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna 3D-tulostamisen hyötynä on myös tuotteiden aiempaa suurempi yksilöllisyys, sillä tulostamalla valmistettujen kappaleiden hinta ei riipu enää valmistuserän koosta.

Myös autoteollisuudessa 3D-tulostus on kaikkien huulilla, vaikka autonvalmistajat tekevätkin työtä piilossa julkisuudelta. Salmisen mukaan lähes kaikilla autonvalmistajilla on 3D-tulostuslaboratoriot, joissa jokaisessa työskentelee enemmän väkeä kuin mitä Suomessa pyörii ihmisiä teknologian ympärillä.

”Autoteollisuudessa mennään koko ajan lähemmäs tilannetta, jossa jokainen saa omanlaisensa auton. Jo nyt on olemassa valmistajia, joilta voi tilata yksilöllisen kojetaulun. Eri asia sitten on, pystyykö normaali ihminen suunnittelemaan itselleen kojetaulun”, Salminen sanoo.

Vaikka kojetaulujen suunnittelu ei kiinnostaisi, monella alalla yksilöllisyyden tarve korostuu. Lääketieteessä ja kirurgiassa yksilöllisille kappaleille on jo löydetty käyttöä. Maailmalla 3D-tulosteina valmistetaan paljon esimerkiksi lonkka-, polvi tai hammasproteeseja, joille mallit saadaan skannaamalla potilaan todellinen ongelmakohta.

”Tämä tapa mahdollistaa sen, ettei leikkausaikana tarvitse alkaa työstämään luuta. Tällöin leikkausaika lyhenee ja lopputulos paranee”, Salminen kuvaa.


3D-tulostuksissa voidaan käyttää entistä kevyempiä materiaaleja.

Salminen ei näe yhtään teollisuuden alaa, jolla 3D-tulostuksesta ei olisi hyötyä. Tulostimen koko voi tosin asettaa jonkin verran rajoituksia siihen, mitä kaikkea voidaan tulostaa.

3D-tulostuksen hyödyt on löydetty etenkin lentokoneteollisuudessa, jossa kevyemmillä materiaaleilla voidaan vaikuttaa suoraan koneiden polttoainekustannuksiin.

”Esimerkiksi isossa Airbus 350:ssä, on yli 1 000 tulostettua osaa. On laskettu, että kun 300-paikkaisessa lentokoneessa optimoidaan turvavyön lukkojen paino ja lujuusominaisuudet niin, että ne toimivat edelleen samalla tavalla kuin nykyisinkin, säästetään kaksi miljoonaa euroa polttoainekustannuksia koneen elinikänä”, Salminen kuvaa.

Käytännössä säästöihin päästään, kun korvataan alumiinista tehtyjä osia titaanisilla tulostetuilla osilla, jotka ovat paljon kevyempiä. Salmisen mukaan eroa tulee siinä, että tulostamalla materiaalia tarvitaan aina vähemmän kuin muilla tavoilla valmistettuna ja mekaaniset ominaisuudet säilyvät vastaavina.

”Koneistukseen verrattuna 3D-tulostuksessa voidaan aina jättää massaa pois”, Salminen sanoo.


Suomessa ollaan jälkijunassa 3D-tulostuksen osalta.

Vaikka Suomessa on perinteisesti paljon valmistustekniikan osaamista, konepaja- ja prosessiteollisuutta, Suomessa ollaan Antti Salmisen mukaan 3D-tulostuksen osalta pahasti jälkijunassa.

Globaalisti kärkeä pitää Saksa, jossa on myös suurin osa 3D-tulostimien valmistajista. Myös USA:ssa on tehty viime vuosina isoja panostuksia ja projekteja, joissa on mukana myös yliopistoja. Vahvoja tekijöitä alalla ovat myös esimerkiksi Iso-Britannia ja Hollanti sekä Kiina.

3D-tulostuksella saadaan aikaiseksi rakenteita, joita perinteisillä menetelmillä – sorvaamalla, jyrsimällä tai valamalla – ei pystytä tekemään.

Salmisen mielestä Suomen olisi pitänyt hypätä 3D-tulostukseen jo viisi vuotta sitten, mutta vieläkään ei ole liian myöhäistä.

”Meillä on kaikki infrastruktuuri, mitä ympärillä tarvitaan ja erittäin hyviä yrityksiä, mutta aika pian tarvitaan merkittävästi investointeja laitteisiin. Yritysten pitäisi nyt tarttua asiaan, sillä yliopistot eivät voi toimia tutkimuksen vetureina yksinään”, Salminen sanoo.

Vaikka muovitulostimia meillä jo löytyy useampiakin, metallitulostimia ei Suomessa vielä monta ole. Ne voivat maksaa jopa kolme miljoonaa euroa, mutta toisaalta Salmisen mukaan ne eivät välttämättä ole yhtään sen kalliimpia kuin modernit koneistuskeskuksetkaan.

Salminen ei usko 3D-tulostimien rantautuvan joka kotiin, sillä muovitulostimissa voi käyttää vain joitakin muovilaatuja ja laitteet, joilla tehdään romusta uutta lankaa tulostimeen, ovat liian kalliita.

01.12.2017