Satoja tuhansia 3D-tulostettuja osia – miksi osia 3D-tulostetaan?

2023 Vuoden aikana Materflow on toimittanut asiakkailleen satoja tuhansia 3D-tulostettuja osia – miksi osia 3D-tulostetaan?

Materflow on tuottanut vuoden aikana satoja tuhansia osia 3D-tulostamalla. Miksi 3D-tulostus valitaan tuotantomenetelmäksi eri toimialoilla ja erilaisten osien ja tuotteiden valmistukseen? Tästä alkaa uusi blogisarja, jossa keskitymme yksi kerrallaan eri syihin valita 3D-tulostus perinteisten valmistusmenetelmien sijaan.

Tässä tekstissä käsittellyistä 3D tulostamisen syistä kirjoitamme jokaisesta pidemmän ja syvällisemmän tekstin, jonka parissa pääset lukemaan tarkemmin kunkin syyn taustoista.

Miksi sarjatuotanto 3D-tulostamalla kannattaa?

90% Materflown tulostamista tuotteista on lopputuotesarjoja. Sarjatuotanto tarkoittaa eri yhteyksissä hyvin eri kokoisia sarjoja: sarjatuotantoa on kymmenen tuhannen tuotteen tuottaminen siinä missä vaikkapa kymmenen tai kahdenkymmenenkin tuotteen tulostus.

3D-tulostamista ei välttämättä ensimmäisenä ajattele tehokkaaana sarjatuotannon menetelmänä. Kuitenkin se on suosittu tapa esimerkiksi kotimaisessa hissi- ja elintarviketeollisuudessa, joissa käytetyt laitteet voivat olla jo vuosikymmeniä vanhoja, ja varaosien saatavuus ei ole hyvä tai enää edes mahdollista, ja toimitusajat ovat pitkiä.

Muita tyypillisiä syitä 3D tulostaa sarjoja  yrityksille ovat uuden osan tai tuotteen siltatuotanto, elinkaarikustannusten arviointi ja varastoinnin haasteet.

Helppouden hinta – kuinka paljon työtunteja säästyy, kun osa 3D-tulostetaan?

3D-tulosteita tilaa tyypillisesti insinööri tai yrityksen päättäjä, joka on arvioinut hyötyjä ja ajankäyttöä tarkkaan. Tällöin syynä on helppous: organisaation resursseja säästetään usein paljon, kun osa 3D-tulostetaan.

3D-tulostus saattaa olla kalliimpi vaihtoehto kuin muotitus. Silti sen helppous saa usein tilaajan valitsemaan lisäävän valmistuksen. Siinä missä muotitus on hidas ja monta suunnitteluvaihetta vaativa tuotantomenetelmä, 3D-tulostamiseen tarvitaan ainoastaan 3D-malli.

Kaiken lisäksi tätä 3D-mallia voidaan tarpeen mukaan muuttaa nopeasti ja joustavasti – sen sijaan, että suunniteltaisiin, valmistettaisiin ja testattaisiin kokonaan uusi muotti.

3D-tulostus vai muotitus?

Mistä sitten tiedät, onko juuri sinun tilanteessasi järkevämpää lähteä suunnittelemaan muottia vai 3D-mallia?

Se riippuu monesta tekijästä. Työtuntien määrä, jonka kumpikin tapa vaatii organisaation insinööriltä tai muulta yhteyshenkilöltä on yksi tekijä. Aika on rahaa. Toimitusaika kannattaa myös huomioida. Muotti myös kuluu käytössä. On arvioitava, kuinka paljon yhdellä muotilla voidaan tuottaa haluttuja osia, ennen kuin tarvitaan uusi muotti.

Ympäristösyyt 3D-tulostuksen valinnan taustalla

Ympäristönäkökulma puoltaa monessa tilanteessa 3D-tulostusta, vaikka 3D-tulostamista ei ehkä ensimmäisenä tule ajatelleeksi ympäristötekona.

Ensinnäkin jo toimitusmatkat voivat olla valtavan pitkiä, jos osia tilataan tehtaalta toiselta puolelta maailmaa – siksi moni valitseekin pienen sarjan tuottamiseen kotimaisen 3D-tulostusyrityksen. Myös 3D-tulostettavien materiaalien valikoima on nopeasti laajentumassa kierrätysmateriaaleihin.

Lisäksi filosofia siitä, että 3D-tulostus on “on-demand”-tuotantoa eli tilauserät voivat olla hyvinkin pieniä, puoltaa ympäristösyitä valita se tuotantomenetelmäksi. Näin tuotetaan kerralla vain juuri sen verran osia, kuin varmasti tarvitaan ja hävikki jää vähäisemmäksi.

Yksilöllisten osien mahdollisuudet 3D-tulostuksessa

3D-tulostamalla pystytään valmistamaan huomattavasti monimutkaisempia osia kuin perinteisesti koneistamalla tai muotittamalla, sillä rajoitteita tulostettavan kappaleen muodolle on paljon vähemmän.

Esimerkiksi hammas- ja kasvokirurgiassa tarvitaan jokaiselle potilaalle yksilöllisesti suunniteltuja ja valmistettuja, monimutkaisia poraohjaimia ja proteeseja. Nämä on mahdollista toteuttaa sujuvasti ja kustannustehokkaasti vain 3D-tulostamalla.

3D-tulostuksen kustannussäästöt perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna

Yksi tyypillinen syy mille tahansa liiketoimintaan liittyville päätöksille on tietenkin kustannukset. Joissain tilanteissa 3D-tulostus voi olla myös kallis ratkaisu, mutta usein sillä saavutetaan myös kustannussäästöjä.

Verrattaessa 3D-tulostuksen kustannuksia perinteisiin valmistusmenetelmiin, huomataan nopeasti, kuinka kalliiksi koneistaminen tai muotittaminen voi työläine suunnitteluvaiheineen osoittautua.

3D-tulostus voi tuoda myös selkeitä säästöjä, kun tarkastellaan tuotettavien osien elinkaarikustannuksia. 

Koko osan elinkaareen liittyy tuotannon lisäksi myös esimerkiksi varastointi, jonka kustannus voi 3D-tulostettaessa olla nolla. 3D-tulostus tuo uuden kulman varastonhallintaan. Varastoinnin kustannuksia ei aina tunneta, mutta 3D-tulostamalla pääomaa ei tarvitse sitoa vuosiksi varaston ylläpitämiseen vaan kappaleet voidaan tuottaa tarpeen mukaan.

3D-tulostus on usein kilpailukykyinen kohtalaisen isoonkin sarjaan asti.

Teollisen 3D-tulostuksen tulevaisuus on valoisa

Miksi tulevaisuudessakin 3D-tulostetaan? Räjähtääkö 3D-tulostettujen teollisuuden osien ja tuotteiden kysyntä käsiin?

3D-tulostettavat materiaalit kehittyvät kovaa vauhtia. Materiaalikustannukset pienevät jo lähitulevaisuudessa. Lisäksi tulostimet ja jälkikäsittelyyn käytetyt tekniikat ja laitteet muuttuvat koko ajan tehokkaammiksi – tulostaminen nopeutuu ja tehostuu.

3D-tulostuksen alalla on paljon toimijoita, jotka aktiivisesti kehittävät teknologiaa ja materiaaleja yhä paremmiksi ja kustannustehokkaammiksi, Materflow yhtenä monista kotimaisista aktiivisista toimijoista. Teollista 3D-tulostusta kannattaa ehdottomasti pitää silmällä!

3D-tulostuksen ja 3D-skannauksen yhdistäminen

3D-skannauksen hyödyntäminen 3D-tulostuksessa on nykypäivää ja se tarjoaa lukuisia etuja.

Tämä yhdistelmä säästää jälleen yhden työvaiheen: esimerkiksi vanhojen koneen komponenttien, varaosien tai muottien valmistuksessa ei tarvitse enää luoda manuaalisesti 3D-mallia. Sen sijaan voimme hyödyntää 3D-skannausteknologiaa, joka mahdollistaa vanhan osan tarkan mallintamisen nopeasti ja vaivattomasti. Tämä yhdistelmä mahdollistaa nopeamman ja tehokkaamman valmistusprosessin.

Jälkikäsittely mahdollistaa 3D-tulostuksen valinnan valmistusmenetelmäksi

Jälkikäsittelyillä tuotettavat kappaleet saavuttavat niiltä vaaditut ominaisuudet. Muovikappaleiden kohdalla vaatimuksena voi olla tietty väri, metallikappaleilla taas pinnanlaatu voi olla merkittävä tekijä. Toisaalta myös turvallisuus taataan oikeanlaisella jälkikäsittelyllä: jälkikäsittelyt antavat varmuuden siitä, että tulostetun osan lujuus, kestävyys tai joustavuus vastaavat alan standardeja ja materiaalintuottajan (metallit) ilmoittamia materiaalin ominaisuuksia.