Mitä on 3D-tulostaminen ja mitä sillä voidaan tehdä?

3D-tulostimella voi valmistaa erilaisia esineittä ”tulostamalla”. Tulostin sekoittaa jauhemaisen valmistusaineen (voi olla muovia, metallia, keramiikkaa tai jopa lasia.) nesteeseen ja suihkuttaa seoksen tulostusalustalle CAD-mallin perusteella. Jauhe/liuosseoksen sijaan toiset tulostimet sulattavat aineksen ja suihkuttavat aineen sellaisenaan ilman apuaineita. Tuloste koostuu lukuisista ohuista kerroksista, joista muodostuu halutunlainen esine.

3D-tulostuksen historiaa

Ensimmäiset kookkaat ja varsin rajoittuneet 3D-tulostimet tulivat käyttöön niinkin varhain kuin 1980-luvulla. Pitkään laitteet pysyivät laboratorioissa eikä niillä ollut paljoakaan ”hyödyllisiä” käyttökohteita sillä tulosteet eivät kestäneet fyysistä rasitusta. Tutkimuskäytön ulkopuolellelle laitteet alkoivat siirtyä 2000-luvun ensimmäisen vuosikymmen loppupuoliskolla.

Käyttökohteita

Ensimmäiset suurta yleisöä hyödyntäneet sovellukset löytyvät lääketieteestä. Kolmiulotteisella tulostimella voidaan valmistaa esimerkiksi hammasimplantteja tai jopa suurempia luita vaurioituneiden tilalle. Nykyään tutkitaan 3D-tulostuksen mahdollisuuksia tuottaa jopa henkilökohtaisia varaosia. Tulostusaines on tällöin geeniterapian keinoin luotua ainetta. Henkilökohtainen varaosa poistaisi tai ainakin vähentäisi merkittävästi elinsiirron jälkeistä hyljintäreaktiota.
Star Trekissä ruoka valmistettiin ”replikaattoriksi” kutsutulla laitteella. Vuonna 2012 Cornell Creative Machines Lab niminen yritys kertoi että ruuan tulostaminen on mahdollista. Tulostamalla voisi valmistaa esimerkiksi makeisia tai ”ohutta ruokaa”, kuten pizzoja tai pastaa.
3D-tulostimella voi helposti tuottaa prototyyppejä ennen varsinaista tuotantoa. Toistaiseksi kolmiulotteiset tulostimet ovat sen verran hitaita että sarjatyössä ne odottavat vielä aikaansa. Mutta vielä tulee aika, jolloin mikä tahansa osa voidaan tuottaa tulostamalla. Kolmiulotteista tulostusta käytetään myös korujen ja koriste-esineiden tuotannossa.
Kolmiulotteinen tulostin on nykyään jo lähes kaikkien saatavilla. Edullisimmillaan laitteet maksavat alle tuhat euroa, joka on jo monen tavoitettavissa.
Tulevaisuudessa voimme ehkä ostaa tulostuskaavat ja tarvittavat aineet kotitulostimelle sen sijaan että ostaisimme valmiin tuotteen kaupasta. Kolmiulotteinen tulostus on jo antanut myös liiketoimintamahdollisuuksia.
Niin Suomessa kuin muualla maailmassa on yhden hengen yrityksiä jotka tuottavat muutaman tuhannen euron laitteilla yksityisille asiakkaille tilaustyönä tehtäviä tuotteita, varaosia joita on muuten vaikea saada, ja niin edelleen.

Miten 3D-tulostus toimii?

3-D-tulostinta ohjataan samankaltaisella ohjelmalla kun CNC-työstökoneita. (Computerized Numerical Control, tietokoneistettu numeerinen ohjaus.) Tietokoneen ohjaamana tulostin rakentaa esineen kerros kerrokselta.
Ensimmäisissä tulostimissa voitiin käyttää kerralla vain yhtä ainetta. Nykyään laitteissa voi olla useita aineita, jopa kokonaan erilaisia materiaaleja, esimerkiksi metalleja ja lasia.
Perinteisillä valmistusmenetelmillä kappale syntyy leikkaamalla, taittamalla ja muilla tavoin työstämällä haluttuun muotoonsa. Vaikka teollisuus kierrättääkin nykyään tehokkaasti valmistuksessa syntyneen jätteen uudelleen käyttöön, hävikkiä syntyy kuitenkin väistämättä. Lisäksi tarvitaan suuria määriä energiaa jotta kierrätysaines on saatu uudelleen käyttökelpoiseen muotoon. Kolmiulotteisessa tulostuksessa jätettä ei synny, koska tulostin käyttää juuri sen verran tulostusainetta kuin kappaleen tuottaminen edellyttää.
Kuitenkaan tulostuksesta ei toistaiseksi ole vastusta perinteisille menetelmille, kuten CNC-työstökoneet, -sorvit, laserleikkurit ynnä muut raskaan teollisuuden käyttämät laitteet. Tulostus on hidas tapa valmistaa pientäkään esinettä. Tarkkuudessa parhaat tulostimet eivät jää jälkeen, joten niillä voidaan tuottaa varaosia tuotannosta muuten jo valmistuksesta poistuneille laitteille.

Open Source

Osa nyt markkinoilla olevista nyt markkinoilla olevista 3D-tulostimista noudattaa esimerkiksi Linux-käyttöjärjestelmästä tuttua avoimen koodin periaatetta. (Open Source) Tämä tarkoittaa sitä, että laitteen tekniset tiedot ovat julkisia ja vapaasti saatavilla. Tämä ei välttämättä tarkoita maksuttomuutta, varsinkin kun kyse on konkreettisesta esineestä, jossa pelkästään materiaalilla on oma hintansa. Kuka tahansa voi kuitenkin tutkia rakennetta ja halutessaan muokata sitä, ja myydä tuotetta edelleen omanaan, edelleen kuitenkin säilyttäen vapaan lisenssin. Moni tulostin on rakennettu sellaiseksi että ne voivat suurelta osin jäljentää itse itsensä. Itse tulostuspää lienee toistaiseksi osa josta tulostin ei selviydy. Edulliset kotikäyttöön suunnatut laitteet ovat tyypillisesti avoimia. Juuri sillä niiden hintaa voidaan painaa alas verrattuna kalliisiin ammattikäyttöön tarkoitettuihin laitteisiin verrattuna.

Lue lisää: 3d-tulostusta.fi

Posted in Blogi.