3D-tulostaminen tulevaisuuden ammattilaisen osaamispakkiin Omnia, 3.9.2014 3D-tulostus - uusia mahdollisuuksia koulutukseen ja kilpailukykyä yhteiskuntaan Jukka Tuomi Aalto-yliopisto Suomen Pikavalmistusyhdistys, FIRPA 1 Jukka Tuomi Sisältö - Esimerkkejä ja 3D-tulostuksen periaatteet - Videoita - Miksi 3D-tulostus? - Luokitteluista - Sovellusalueet - Esimerkkituotteita - 3D-tulostuksen logistiikka - Trendit - Kysymyksiä, vastauksia ja keskustelua 2 Jukka Tuomi 3 Jukka Tuomi 4 Jukka Tuomi 3D-tulostus - Hype 5 Jukka Tuomi 6 Jukka Tuomi Talouselämä 16/2011 7 Jukka Tuomi Materiaalia lisäävä valmistus – 3D-tulostus = Additive Manufacturing = - Rapid Prototyping, RP - 3D Printing - Rapid Manufacturing, RM - Free Form Fabrication, FFF - Additive Manufacturing, AM (ASTM ja ISO standardit) 8 Materiaalia poistavat menetelmät Materiaalia muovaavat menetelmät Materiaalia lisäävät menetelmät Kivikausi (40 000 eaa)*- - - - - - - - - - - - Kuparikausi (5 000 eaa)** -- - 1988 - - *) Aurignasin kulttuuri **) Sulatettu kupari, taottu aiemmin Jukka Tuomi Maailmantalouden kasvusyklit  Kaupankäynti  Puuvilla  Rautatiet  Massatuotanto  Informaatio  3D-tulostus? 9 Jukka Tuomi 3D-tulostus - määritelmä Materiaalia lisäävä valmistus, 3D-tulostus, Additive Manufacturing, AM (Rapid Prototyping, RP tai Rapid Prototyping and Manufacturing, RP&M) on yhteinen nimitys ryhmälle valmistustekniikoita, joilla fyysinen kappale valmistetaan suoraan numeerisen määrittelyn (3D-CAD) pohjalta nopeasti, täysin automaattisesti, geometrisilta rajoituksiltaan vapaassa prosessissa. ASTM International F42 committee on Additive Manufacturing Technologies: “Additive Manufacturing (AM) is the process of joining materials to make objects from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies.” a) 10 b) Jukka Tuomi 3D-tulostus – prosessi 3D-malli 11 3D-tulostus Fyysinen kappale Jukka Tuomi Esimerkkejä 1/2 12 Jukka Tuomi Esimerkkejä 2/2 13 Jukka Tuomi High-End Products 14 Jukka Tuomi Miksi? 1990 - Rapid Prototypig 1995 - Rapid Tooling 2000 - Rapid Manufacturing 2010 2000 ”SuperMachines” Time to market Faster Ramp-up Agile manufacturing and customization High-end products, production and logistics 15 Jukka Tuomi 3D-tulostuksen teolliset sovellukset Prototyypit Komponentit Työvälineet 16 Jukka Tuomi Muoti 17 Jukka Tuomi Sisustus 18 Jukka Tuomi 19 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto 3D-tulostusmenetelmiä [ASTM/ISO] ASTM: Material jetting Binder jetting Vat photopolymerization Material extrusion Powder bed fusion Directed energy deposition Sheet lamination Lisäksi kannattaa huomata: Incremental Sheet Forming 20 Jukka Tuomi 21 Jukka Tuomi Kaupallisia prosessinimiä Stereolithography, SLA (3D Systems) Fused Deposition Modeling, FDM (Stratasys) Binder Jetting (3D Systems/Z Corp., Voxeljet, ExOne) Incjet Printing (Solidscape) PolyJet (Stratasys/Objet) Selective Laser Sintering, SLS (3D Systems) Direct Metal Laser Sintering, DMLS (EOS) Ultrasonic consolidation (Solidica) Laser-engineered net shaping, LENS (Optomec) … 22 Jukka Tuomi Lasersintraus 23 Jukka Tuomi DMLS laite 24 Jukka Tuomi Yhtä kerrosta vastaava silhuetti tietokoneen näytöllä 25 Jukka Tuomi Lasersintraus 26 Jukka Tuomi 220 kappaletta valmiina poistettavaksi rakennusalustalta 27 Jukka Tuomi 28 Jukka Tuomi 29 Jukka Tuomi 30 Jukka Tuomi Rakenteiden ja painon optimointi 31 Jukka Tuomi 32 Jukka Tuomi Globaali markkinatilanne 2/2 • • • • • 67 000 teollista AM-laitetta on myyty vuodesta1988 Kokonaismarkkina vuonna 2013 oli n. 3 Mrd USD 140 000 “kotitulostinta” on myyty vuoden 2007 jälkeen 70 000 kotitulostinta myytiin vuonna 2013 Kotitulostimet edustavat 10 % alan markkinan arvosta [Wohlers Associates] 33 Jukka Tuomi Trendejä Komponenttien valmistus Konseptimallit ja protot Tekniset prototyypit Now 34 Future Jukka Tuomi Lääketieteellisten sovellusten luokittelu Inertit implantit Preoperatiiviset mallit [Tsinghua University] [J. Puokens] Postoperatiiviset tuet Ja ohjaimet 35 Biomanufacturing Erikoisinstrumentit ja työvälineet Jukka Tuomi Titaanista valmistettu implantti • Kuvantaminen, digitointi, skannaus • 3D-mallinnus • Pikavalmistus • Kliininen sovellus 36 [Salmi M., Tuomi J., Paloheimo K.-S., Björkstrand R., Paloheimo M., Kontio R., Mesimäki K., Mäkitie A. Patient specific reconstruction with 3D modeling and DMLS additive manufacturing. Rapid Prototyping Journal, 2011.] Jukka Tuomi Trendejä  DIY – Do It Yourself  Metallit  Lopputuotteiden valmistus  AM Standardit  Uudet suunnittelujärjestelmät - Tinkercad - 3DVIA - 123D 37 Jukka Tuomi Myyttejä 38  3D-tulostus korvaa perinteisen valmistuksen.  3D-tulostus on “vihreämpää” kuin perinteinen valmistus.  3D-tulostamalla voi valmistaa mitä tahansa.  Ihmisille voidaan tulostaa varaosia.  3D-tulostimet ja materiaalit ovat edullisia.  Aseita voi 3D-tulostaa.  3D-tulostus on vähän työtä vaativa “napista painamalla” teknologia.  3D-tulostus on nopeaa.  3D-tulostimet tulevat kaikkiin koteihin. Jukka Tuomi Kiitos! Jukka Tuomi jukka.tuomi@aalto.fi 0500-713420 39 Jukka Tuomi