Nessan Cleary kertoo 3D-tulostustekniikan nykyisistä mahdollisuuksista.
Jälkikäteen tarkasteltuna voidaan todeta, että 3D-tulostustekniikka on kehittynyt melko nopeasti viimeisten kymmenen vuoden aikana, mikä puolestaan helpottaa tulostuspalvelujen tarjoajien arviointia siitä, tarjoavatko nämä markkinat elinkelpoisen mahdollisuuden monipuolistaa liiketoimintaansa. Ei ole epäilystäkään siitä, että useimmilla tulostuspalveluyrityksillä pitäisi olla tarvittavat taidot siirtyä 3D-tulostukseen, mutta kysymys, jonka useimmat tulostuspalveluyritykset joutuvat kysymään itseltään, on, millainen tulostin he ovat?
Tämä johtuu siitä, että 3D-tulostus on kehittynyt uudesta teknologiasta täydelliseksi additiivisen valmistuksen markkinasektoriksi. Samaan aikaan tulostustekniikkaa ja erityisesti suurikokoista tulostustekniikkaa käytetään nykyään laajasti monilla teollisuudenaloilla. Niinpä tulostajat, jotka näkevät itsensä ensisijaisesti tulostajina, saattavat kokea, että 3D-tulostuksen mahdollisuudet ovat rajalliset graafisen taiteen alalla.
Teollisessa painamisessa enemmän mukana olevien yritysten pitäisi kuitenkin huomata, että additiiviseen valmistustekniikkaan perehtyminen on looginen lisä jo käytössä olevaan painotekniikkaan. Loppujen lopuksi monet toimittajat, jotka valmistavat painokoneita, painovärejä, ohjelmistoja ja muita komponentteja, joita käytetään graafisen alan painoteollisuudessa, ovat jo hypänneet additiivisen valmistuksen kelkkaan.
Esimerkiksi HP on kehittänyt 3D-tulostimien valikoiman, joka perustuu samaan lämpöprinttipäätekniikkaan, jota se käyttää grafiikkatulostimissaan. Lisäksi HP käyttää omia 3D-tulostimia lateksitulostimiensa osien valmistukseen. Ricoh myy useita 3D-tulostimia ja tarjoaa toimistotulostuspalvelua. Mimaki tarjoaa jo 3D-tulostinta, jota käytetään pääasiassa mallien ja prototyyppien valmistukseen, ja yritys tutkii myös 3D-tulostuksen käyttöä elintarvikemyyntiautomaattien kehittämiseen.
Mahdolliset sovellukset
Vielä muutama vuosi sitten tärkein markkinamahdollisuus olisi ollut prototyyppien valmistaminen sekä erikoistuneiden kiinnikkeiden, varusteiden ja jigien valmistaminen, ja näille tuotteille on edelleen paljon kysyntää. Loppukäyttöön tarkoitettujen osien piensarjatuotantoon oli jonkin verran mahdollisuuksia, mutta kuten digitaalisen tulostuksen alkuaikoina, piensarjojen volyymi ei riitä haastamaan perinteistä valmistusta hinnoittelussa. Kuten digitaalisen tulostuksen kohdalla on kuitenkin nähty, koneet ovat nopeutuneet ja tehostuneet, joten sarjapituudet ovat kasvaneet siihen pisteeseen, että additiivista valmistusta pidetään yhä useammin kustannustehokkaana vaihtoehtona erityisesti varaosille ja komponenteille, joita on vaihdettava vain pieniä määriä.
Samaan aikaan 3D-tulostettavien materiaalien valikoima on kasvanut huomattavasti, mikä on alentanut hintoja ja lisännyt toiminnallisuutta. Tähän kuuluu monia erilaisia muovityyppejä, sekä jäykkiä että joustavia, ja niitä on saatavilla teknisinä laatuluokkina, joilla on erilaisia ominaisuuksia, kuten korkea lujuus-painosuhde tai lämmön tai tiettyjen kemikaalien kestävyys. Muita materiaaleja ovat kumi ja jopa puupohjaiset filamentit. Viime vuosina myös metallitulostusmarkkinat ovat avautuneet, mikä johtuu suurelta osin mustesuihkutekniikan lisääntyneestä käytöstä sideaineen suihkutuksessa. Tällöin rakennusmateriaali, joka toimitetaan jauhemaisena, levitetään alustalle, ja sideainetta suihkutetaan juuri sinne, missä sitä tarvitaan, jotta osa jauheesta kasaantuisi yhteen ja muodostaisi kiinteän kerroksen. Prosessi toistetaan sitten kerros kerrallaan kappaleen rakentamiseksi. Tätä tekniikkaa voidaan käyttää useiden eri materiaalien sekä metallin kanssa.
Yksi suhteellisen yksinkertainen sovellus on muottien valmistus, jossa 3D-tulostus on paljon nopeampaa ja kustannustehokkaampaa kuin useimmat perinteiset menetelmät. Tämä on houkutteleva ala työskennellä, osittain siksi, että se tarjoaa aidosti paremman ratkaisun, mutta myös siksi, että tuotetut lopulliset osat ovat identtisiä perinteisesti valmistettujen osien kanssa, joten niiden osalta ei tarvita lisäsertifiointia. Muotteja on erilaisia, ja erityisen suosittuja ovat hiekkavalumuotit. Fujifilm Dimatix on juuri tuonut markkinoille uuden tulostuspään, joka on tarkoitettu erityisesti hiekkavalumuottien tulostamiseen sekä metallin sideaineen suihkutukseen. Starfire SG1024 L3F on suunniteltu selviytymään aggressiivisesta sideaineliuoksesta, jota tyypillisesti käytetään näissä sovelluksissa.
Toinen kasvava markkina-alue ovat vaatteet, joissa 3D-tulostimia on käytetty räätälöityjen nappien valmistukseen. Stratasys on esitellyt erityisesti tekstiilimarkkinoille suunnatun 3D-tulostimen, J850 Techstyle, jolla voidaan tulostaa kohokuvioita suoraan tekstiilille. Tätä voidaan käyttää logoihin, ja se voi sisältää tekstiä ja grafiikkaa useissa väreissä. Techstyle on Polyjet-tulostin, joka suihkuttaa hartsimateriaalia, joka sitten polymerisoituu altistamalla ultraviolettivalolle. Sillä voidaan tulostaa vaatteisiin, kuten puuvilla- tai denim-vaatteisiin, ja asusteisiin, kuten käsilaukkuihin.
3D-tulostimia on käytetty runsaasti varaosien valmistukseen. Chiltern Railways on tulostanut 3D-tulostimilla varaosia matkustajajuniensa istuimiin. Osat, kuten käsinojat ja kahvat, valmistettiin Stratasys Fortus 450mc FDM -tulostimella Ultem 9085 -hartsilla, joka on sertifioitu rautatieliikenteen palo-, savu- ja myrkyllisyysstandardien mukaisesti.
Toisessa esimerkissä saksalainen tuotemerkki Sienna Garden, joka myy erilaisia puutarhakalusteita, tulostaa 3D-tulostamalla varaosia tilauksesta. Kyseiset varaosat ovat useimmiten muovisia jalkatukia tai niveliä, jotka rikkoutuvat tai kuluvat loppuun. Nämä osat ovat pieniä ja suhteellisen edullisia tulostaa pieninä määrinä, ja niiden tulostaminen tilauksesta säästää varastointikustannuksilta, joita niiden varastointi varastossa aiheuttaisi. Tämä sama argumentti – varastonhallintakustannusten vähentäminen – johti kirjapainon siirtymiseen digitaaliseen painamiseen ja on etikettien ja pakkausten digitaalisen painamisen kasvun taustalla.
Kaupallisten painomarkkinoiden näkökulmasta katsottuna additiivinen valmistus on vielä noin 20 vuotta jäljessä digitaalisen painamisen markkinoista. Tuohon aikaan kaupalliset painotalot olivat vasta aloittamassa Xerox iGenin tai Kodak Nexpressin kaltaisten digitaalisten koneiden asentamista, ja suurkuvatulostamot olivat vasta heräämässä UV-tasotulostimien etuihin markkinoilla, joita hallitsivat edelleen rullapainokoneet. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että suunnittelijat ja valmistajat ovat vasta alkaneet harkita 3D-tulostusta vaihtoehtona lyhyille tuotantosarjoille. Noin seuraavan vuosikymmenen aikana tämä tulee muuttamaan valmistusta, koska erityisiä tuotantolinjoja ei tarvitse perustaa. Tämä jättää oven auki toimistoille, jotka voivat palvella erityyppisiä organisaatioita ja sovelluksia, aivan kuten tulostuspalvelujen tarjoajat nykyään tekevät.