Savonia-ammattikorkeakoulu kehittää 3D-tulostuksen koulutus- ja palveluympäristöään. Mittavassa investointi- ja kehittämishankkeessa päivitetään oppilaitoksen 3D-tulostuksen toimintaympäristöön Kuopioon nykyaikainen laitekanta ja uusia toiminnallisuuksia. Hankkeen myötä Savonian Savilahden kampukselta löytyy jatkossa yksi Suomen monipuolisimmista alan ympäristöistä. Keskeinen osa investointikokonaisuutta oli SLM:n tekniikkaa edustavan metallin jauhepetilasersulatustulostimen hankinta.

Savonia-ammattikorkeakoulu on yksi Suomen suurimmista ja monipuolisimmista ammattikorkeakouluista. Koulutusaloja on kuusi, opiskelijoita noin 6000 ja koulutusyksiköt Kuopiossa, Iisalmessa ja Varkaudessa.

Savonia palvelee aktiivisesti myös ympäröivää työelämää tutkimus- ja kehitystoiminnan kautta. Vuosittain on käynnissä keskimäärin 130 erilaista TKI-eli tutkimus, kehitys & innovaatio -hanketta noin 6 miljoonan euron volyymilla.

Huippumoderni 3D-tulostusympäristö

Kuopion toimintonsa Savonia keskittää tämän vuoden mittaan Savilahden kampukselle.

Samaan aikaan meneillään on 3D-tulostuksen investointi- ja kehittämishankepari, missä päivitetään Savonian 3D-tulostuksen nykyaikaiseksi toimintaympäristöksi.

Käytössä Kuopiossa on eri 3D-tulostustekniikoihin perustuvia, eri kokoluokan laitteita niin muovin kuin metallinkin osalta.

Muovin tulostuslaitteet perustuvat jauhepetitulostukseen, MJF:ään, nesteen ruiskutukseen ja nesteen fotopolymerisointiin, metallin vastaavasti pursotukseen+sintraukseen ja jauhepetitekniikkaan. Lisäksi varustukseen kuuluvat käsivarsirobotteihin kiinnitettävät tulostuslaitteet (muovi, metalli, betoni).

”Laitteiden valinnoissa on huomioitu sekä opetustoiminnan että alueen yritysten ja T&K-toiminnan tarpeet. 3D-tulostuksen peruskursseilla lähdetään liikkeelle perusteista ja opetellaan askel askeleelta eri laitteiden käyttöä. Myöhemmin kurssitarjontaan tulevat mukaan jatkokurssit, joissa perehdytään mm. metallin 3D-tulostukseen”, kertoo TKI-asiantuntija Antti Alonen.

Laaja investointikokonaisuus

Parin vuoden ajan Savoniassa on ollut meneillään mittava 3D-tulostuksen investointi- ja kehittämishanke. Pääosin EAKR-rahoitteisen investointihankkeen budjetti on n. 2.6 miljoonaa euroa ja rahoittajana toimii Pohjois-Savon Liitto. Hankkeessa ovat mukana myös Kuopion Yliopistollinen Sairaala, Savon koulutuskuntayhtymä, Itä-Suomen Yliopisto sekä Ylä-Savon ammattiopisto. Lisäksi hankkeeseen osallistuu lukuisia Pohjois-Savon alueen yrityksiä, joiden kanssa tutkitaan laitteiden käyttöä konkreettisten esimerkkikappaleiden myötä.

Hankkeen taustalla on Antti Alosen mukaan usean vuoden kehittäminen ja selvitystyö 3D-tulostuksen potentiaalista ja vaikutuksista tulevaisuuden työelämään.

Vuonna 2015-2016 Savonialla toteutettiin suunnitteluhanke, jossa 3D-tulostuksen tilannekartoituksen lisäksi selvitettiin Pohjois-Savon alueen yritysten tilannetta ja ymmärrystä 3D-tulostuksen potentiaalisista vaikutuksista yritystoimintaan. Silloin tulokset olivat vielä laihoja: 73% vastanneista yrityksistä ei nähnyt 3D-tulostuksen olevan kiinnostavaa eikä sillä katsottu olevan vaikutusta niiden yritystoimintaan. Suurimmalla osalla ei myöskään ollut kokemusta asiasta.

”Kun kaksi vuotta myöhemmin (2018) kysely toteutettiin uudelleen, tilanne oli jo muuttunut parempaan suuntaan. Yli puolet (55%) vastanneista näki 3D-tulostuksen potentiaalisena valmistusmenetelmänä. Se rohkaisi hankkeessa eteenpäin”, sanoo Alonen.

Moderni kone teolliseen tuotantoon

Suurimpana hankintana investointihankkeessa oli mukana metallin jauhepetilasersulatustekniikkaan perustuva 3D-tulostin oheislaitteineen.

“Aiemmissa selvityshankkeissa on käynyt ilmi, että Suomi on Eurooppaa jäljessä metallin 3D-tulostuksen käyttöönotossa. Yhtenä syynä on se, että suomalaisissa oppilaitoksissa laitteita on kovin vähän. Tilanne on 2019-2020 onneksi selvästi parantunut, mutta esimerkiksi Pohjois-Savosta tai edes Itä-Suomen alueelta ei löytynyt yhtään metallitulostinta.”

”Koska tekniikka on yrityksille uusi ja tuntematon, tuli yrityskentältä signaalia siitä että laitteiston hankkiminen oppilaitokselle olisi hyödyllistä myös koko alueen kehityksen kannalta”, taustoittaa Alonen.

Kuopioon haluttiin moderni, teolliseen tuotantokäyttöön soveltuvaa laitetta vastaava kokonaisuus, ja samalla myös mahdollisimman hyvin tutkimus- ja kehitystoimintaan soveltuva ratkaisu.

”Kun tärkeänä pidetyt ominaisuudet oli listattu, kävimme läpi potentiaalisia laitteita ja lisäksi Savonialla järjestettiin myös julkinen seminaari/keskustelutilaisuus jossa laitevalmistajat pääsivät esittelemään tarjontaansa ja kertomaan heidän mielestään tarpeellisista ominaisuuksista. Kaiken tämän perusteella todettiin, että soveltuvia laitteistoja/laitevalmistajia olisi vain kourallinen, joista niistäkin muutama keskittyy enemmän tuotantolaitteisiin”, Alonen kertoo.

”Painotimme mm. laserien lukumäärää, lasersulan- ja tehonseurantajärjestelmää, tulostusalueen kokoa ja eri materiaalien lukumäärää. Tarjoajilta vaadittiin myös riittäviä referenssejä niin teolliseen kuin lääketieteelliseen käyttöön kohdistuneista toimituksista. Lisäksi pisteitä sai mm. nollapistekiinnityksestä.”

Toimittajaksi valikoitui tätä kautta Vossi Groupin edustama SLM Solutions.

”SLM:n tarjoamassa SLM280 kokonaisuudessa kone on varustettu kahdella 700W laserilla sekä kattavilla lisävarusteilla, joita ovat mm. lasersulan- ja tehonseurantajärjestelmät, 500 C°  lämmitettävä tulostusalusta ja nollapistekiinnitys. Yhtenä suurimmista toimijoista jauhepetikoneiden saralla SLM Solutions pystyy myös tarjoamaan ohjeistusta, apua ja esimerkkejä niin teollisuuden että lääketieteen käyttökohteista”, kertoo Alonen.

”Tutkimuksellisesta näkökulmasta kiinnostavana tutkimuskohteena näemme sekä suurempien kerroskorkeuksien (90 µm) käyttämisen ja sen vaikutuksen osien materiaaliominaisuuksiin, että osien nestauksen/pakkauksen (stäkkäyksen) vaikutuksen materiaaliominaisuuksiin ja sitn kappalekohtaisiin kustannuksiin, sillä kummallakin niistä on selvä vaikutus tuotantonopeuksiin. Järjestelmän mukana tullut MPM (Melt Pool Monitoring, lasersulanseurantajärjestelmä) ja LPM (Laser Power Monitoring) mahdollistavat mahdollistaa tulostusprosessin tarkan seurannan. Yhteistyö Itä-Suomen Yliopiston kanssa mahdollistaa valmistettujen kappaleiden tarkan kuvauksen uudella microCT –laitteistolla.”

Kehittyvä ympäristö

Savonian 3D-tulostusympäristön tavoitteena Alosen mukaan on koulutukselliselta puolelta se, että kaikilla Savonian opiskelijoilla on mahdollisuus tutustua ja oppia 3D-tulostukseen liittyviä asioita osana opiskelujaan.

”Vaikka alan kehitys etenee kovaa vauhtia, oletamme että nyt hankittava laitteisto pysyy suurimmalta osalta toimintakuntoisena ja tekniikaltaan hyvänä seuraavat viisi vuotta. Paitsi laitteiden, myös niiden materiaalien kehitys alalla menee kovaa vauhtia eteenpäin joten nyt hankittavilla laitteilla tullaan tulostamaan uusia materiaaleja ja materiaaliseoksia, joita ei vielä ole olemassa”, sanoo Alonen.

Laajemmin 3D-tulostuksen käyttöönotto on Alosen mielestä maailmalla vasta alkamassa.

”Tällä hetkellä sitä hyödynnetään teollisuudessa vielä sangen rajatusti johtuen paitsi teknisistä rajoituksista myös siitä, että suunnittelijoiden mieli ei ole vielä “päivittynyt” 3D-tulostusta parhaiten hyödyntävälle tasolle. Lisäksi esimerkiksi metallitulostuksen yleistymistä on hidastanut sertifiointimenettelyjen luominen. Nyt silläkin puolella on menty eteenpäin, joten metallitulostuksen kasvu on vasta alkamassa”.

Suomessa yritysten laajempi innostuminen vaatii kuitenkin vielä useamman kourallisen onnistuneita esimerkkejä “perusteollisuudesta”.

”Saksan autoteollisuus sekä esimerkit siitä miten Deutsche Bahnin on aloittanut 3D-tulostuksen hyödyntämisen varaosavalmistuksessa ovat erinomainen signaali siitä, että myös raskaampi perusteollisuus on astumassa 3D-tulostuksen hyödyntäjiksi”, toteaa Antti Alonen.

Kari Harju

_{Kari Harju}