Tämä artikkeli toimii johdantona MuoviPlast-lehdessä julkaistavaan 3D-tulostusta käsittelevään artikkelisarjaan.
Liiketoiminnassa menestyminen edellyttää, että asioita pitää tehdä nopeammin ja paremmin. Tästä lähtökohdasta alkoi 1980-luvun lopulla 3D-tulostustekniikoiden nousu eräiksi tärkeimmistä tulevaisuuden tekniikoista. Tavoitteena oli tuotekehityksen tehostaminen. Vaikka alkuvuosien kokemuksista syntyneitä ennakkoluuloja on edelleen olemassa, on tekniikka voimakkaassa kasvussa ja alan tulevaisuus näyttää todella hienolta. Mainittakoon, että 3D-tulostus on mainittu Eduskunnan Tulevaisuusvaliokunnan raportissa Suomen sata uutta mahdollisuutta 2018-2037 yhtenä merkittävimmistä radikaaleista yhteiskunnan toimintamalleihin vaikuttavista teknologioista.
1990-luvulla kuvattiin tekniikkaa muilla termeillä. Rapid Prototyping (pikavalmistus) oli yleisnimi menetelmille, joiden yhteisenä periaatteena oli valmistaa kappaleita materiaalia lisäämällä ja tietokonemallin ohjaamana. Tulostettuja kappaleita käytettiin pääasiassa tuotekehityksessä tavoiteltaessa tehokkaampaa ja nopeampaa tuotteiden kehittämistä. Menetelmien valikoima kasvoi samoin kuin materiaalivalikoima. Prosesseja on kehitetty metalleille, muoveille, keraameille ja komposiittimateriaaleille.
Tekniikan käytön kasvuun on merkittävästi vaikuttanut se, että osa patenteista, joilla ensimmäiset valmistajat järjestelmiään suojasivat, ovat vanhentuneet. 3D-tulostuksen menestys noudattaa hyvin kuuluisaa hype-käyrää. 1990-luvun nousua seurasi tasainen vaihe, jonka jälkeen kasvu on kiihtynyt voimakkaasti. Kasvuun on vaikuttanut paitsi alkuperäisten patenttien raukeaminen, myös markkinoille tuotetut edulliset laitteet. Toisaalta ammattikäyttöön kehitettyjen laitteiden suorituskyky ja materiaalit ovat parantuneet huimasti.
3D-tulostuksen käyttötarkoitus on vuosien kuluessa laajentunut. Kun alkuvuosina pääasiallinen käyttö oli tuotekehityksessä tarvittavat prototyypit ja mallit, nykyisin yhä enemmän valmistetaan osia esimerkiksi lentokoneisiin ja autoihin sekä avaruustekniikan ja lääketieteen tarpeisiin. Mm. ihmisen varaosien valmistus tulee olemaan tärkeä käyttöalue. Merkittävin etu perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna on 3D-tulostuksen tarjoama mahdollisuus tehdä räätälöityjä osia ilman muotti-investointeja. Tämän uskoisi kiinnostavan myös suomalaista muoviteollisuutta. Meillähän kotimarkkinat tarkoittavat pieniä valmistusmääriä, jolloin muotti-investoinnit tuotettua kappaletta kohta ovat korkeat ja kilpailukyky kärsii.
Vasta vuosien 3D-tulostuksen käytön jälkeen havaittiin, että itse asiassa suurimman hyödyn menetelmistä saa, kun tuotteet suunnitellaan uudelle valmistustekniikalle soveltuvaksi. Näin voidaan hyödyntää 3D-tulostuksen mukanaan tuomat edut. Esimerkiksi muovituotteille tyypillisistä muotorajoituksista ei tarvitse välittää. Osia voidaan integroida yhteen, vastapäästöillä ei ole merkitystä jne.
Muovituotteiden valmistukseen soveltuvia menetelmiä ovat mm. muovien sintraukseen, pursotukseen ja valokovettuvien hartsien käyttöön perustuvat tekniikat. Eräs muoviteollisuutta kiinnostava käyttöalue on metallien sintrauksen käyttö muottien valmistuksessa. Esimerkiksi EOS GmbH:n kehittämiä laitteita ja materiaaleja voidaan käyttää ruiskupuristusmuottien osien valmistukseen. Mainittakoon, että EOS GmbH:n metallinsintrausprosessien tutkimus- ja kehitystyö on keskitetty Turkuun, jossa tämä alan johtava yritys työllistää 65 henkilöä. Tämä voisi tarjota mielenkiintoisen mahdollisuuden käynnistää laajempikin kehittämishanke, jossa suomalaisilla yrityksillä olisi erinomainen näköalapaikka.
Kirjoittaja Pentti Jäntti on toiminut pitkään toiminut asiantuntijapalveluita teollisuudelle toimittaneiden yritysten johtotehtävissä mm. Electrolux-konsernissa.