Pirkanmaalaiset tutkimusmatkalla Belgiassa 21-22.4.2015 Matkaraportti PKetola 4.5.2015 Huhtikuun 21. 2015 urhea joukko pirkanmaalaisia (ja hieman muitakin) matkasi Belgiaan ottamaan selvää metallien 3D-tulostuksen nykytilanteesta ja hyödyntämismahdollisuuksista. Matkakohteet Materialise, Layerwise ja Sirris edustavat alan huippua. Matkajärjestelyiden korvaamattomana apuna toimi Pirkanmaan EU-toimisto Hannele Räikkösen johdolla. Yritysten esittelymateriaalit ovat ladattavissa sivuilta. Materialise monipuolinen 3D-tulostustehdas Materialise on perustettu 25 vuotta sitten. Yrityksen missiona on innovoida tuotekehitysprosesseja paremman ja terveellisemmän maailman kehittämiseksi. Materialise asemoi itsensä in the middle of production and applications. We can improve customer s product Kuka tavattiin: Jolijn.Nijs@materialise.be, Alireza.Parandian@materialise.be, olivier.diegerick@materialise.be, Bart.Vanderschueren@materialise.be. Tapaamisen alussa Bart (executive vice president) kertoi toiminnasta mm. Flywheel-kuvan avulla, painottaen ohjelmistokehityksen tärkeyttä. Freedom of design is the highest promise of this technology - Alireza Parandian Alireza (business development) esitteli myyntipuheessaan vuoden 2014 kohokohtia, käytettävissä olevaa laitteistoa, sekä laitteiden tulostusmenetelmiä. 3D-tulostimia on rakennuksessa yli 100. Erityisesti suurikokoinen laivan keulakuvaksi tulostettu jaguaari herätti huomiota. Esimerkkinä valmistustapojen muutosvaikutuksesta Alireza kertoi mm. Heidän teknologioillaan kuulolaitteiden valmistus on mullistunut. Kun aikaisemmin 100% kuulolaitteista oli massatuotteita, niin nykyään 97% tehdään yksilöllisesti hyödyntäen 3D-tulostusta.
Kirurgisten toimenpiteiden suoritus on nopeutunut radikaalisti. Koko korjausprosessi tapahtuu nykyään 5 päivässä, joka sisältää 3D-tulostettujen implanttien valmistuksen. Leikkausaika on lyhentynyt 5 tunnilla. Toipumisaika on lyhentynyt 5 päivällä. Projektimanageri Nijs esitteli Pinovo casen (3D-tulostettu PiBlast, www.pinovo.com): The PiBlast is an automated, fully pneumatic, closed loop grit blasting tool to be used with the Pinovo closed loop blasting unit PiSys 1000. PiBlast is intended for blast cleaning of straight 1½ to 8 pipes. Olivier (sales manager) työskentelee ohjelmistojen parissa. Tunnetuin Materialisen kehittämä ohjelmisto on Magics: a user-friendly data preparation software package and STL editor, can guide you through every step of your 3D Printing workflow. Ohjelmistoilla voidaan mm. linkittää mikä tahansa 3Dmalli mihin tahansa tulostimeen. Ohjelmistot ovat ytimessä Materialisen valmistusprosessissa, jonka vaiheet ovat: 1.R/D, työn analysointi -> 2.communication & quotations -> 3.Työn valmistelu tulostusta varten, mallien korjaus ja optimointi -> 4.Tuotanto -> 5.Laadun tarkistus -> 6.Jälkikäsittely -> 7. Toimitus. Kysymysten jälkeen oli kiertokäynnin vuoro. Kävimme katsomassa lukuisia erilaisia tulostimia, menetelmiä ja valmistusvaiheita. Materialise tulostaa yli 2000 yksilöllistä osaa joka päivä. Käsityön määrä mm. jälkikäsittelyssä näytti olevan huomattavan suurta. Tämän parissa hääri suurin osa näkemistämme ihmisistä. Valokuvaus tuotantotiloissa oli kielletty, mutta 3D-tulostettuja esineitä oli runsaasti esillä käytävissä ja showroomeissa. Lisätietoja: http://materialise.com, www.youtube.com/user/materialisegroup
Layerwise Metallintulostuksen erikoisosaaja Reissu jatkui Layerwisen toimipisteeseen, joka myös sijaitsee Leuvenissa. Layerwise keskittyy metallien tulostukseen. Yritys perustettiin 5 vuotta sitten. 3Dsystems osti toiminnan 3 vuotta sitten. Henkilökunnasta 50% on korkeasti koulutettuja insinöörejä. Kuka tavattiin: damien.mullenders@3dsystems.com, thomas.bossuyt@3dsystems.com, tim.vancleynenbreugel@3dsystems.com Layerwise tulostaa tällä hetkellä kappaleita 15 eri metallilaadusta. Jokaiselle materiaalille on vakioitu parametrijoukko, jota käytetään kunkin tulostuksen yhteydessä tulostuslaadun optimoimiseksi. Layerwise:n yksi kärkipalvelu on hammaslääketiede, joka on brändätty DentWise:ksi. Nearly all bone implants will be printed in the future Layerwisen ydintoiminta (unique value proposition) Tekniset Additive Manufacturing tuotteet Sarjatuotanto (Volume manufacturing projects, 90% liikevaihdosta). Vrt. Muilla toimijoilla tavoitteena ovat tyypillisesti nopeat 3D-tulostuspalvelut. Damien esitteli metallien tulostukseen liittyviä konkreettisia esimerkkejä. Mm. Rakenteen optimointi käyttötarpeeseen ja rakenteen monimutkaistaminen. Kappaleen kokonaishinta asiakkaalle ei tyypillisesti nouse. Tyypillinen käyttäjätarve on kappeleiden sisäisten kanavien tekeminen. Tulostamalla pystyy tekemään mm. 250µM:n paksuisen ja 500cm pitkän mutkittelevan reiän kappaleen sisään. DMP: Direct Metal Printing, EBM: Electric Beam Melting
Seuraavassa Layerwisen näkökulmia metallien 3D-tulostukseen: 1. Onko metallitulostus kustannustehokasta liiketoimintaa? Toistaiseksi ei ole olemassa erityisen hyviä ja kehittyneitä metallien additive manufacturing markkinoita tai sovelluksia. Lupaavia alkuja on olemassa. Menetelmä tulee erityisen kiinnostavaksi, kun kustannukset laskevat, tuotteiden eliniät kasvavat ja tuotteiden toiminnallisuus lisääntyy. Päätavoite on TCO:n pienentäminen (Total Cost of Ownership). 2. Tärkeimmät kustannustekijät: Koneaika Materiaalin hinta Jälkikäsittelyn hinta Laitteiden hinnat 400k - 1.5M 3. Metallitulostuksen motivaatioita Komponenttien määrän vähentäminen. Monolyyttinen rakenne -> Eliniän pidentäminen esim. 3 viikosta 24 kuukauteen. Sisäisten virtausten optimointi Erittäin pienet monimutkaiset tuotteet ja miniaturisointi Toiminnallisuuden lisäys Ensimmäisen proton nopea tuotanto Layerwise korosti yliopistoyhteistyön tärkeyttä. Oppilaitokset mahdollistavat mm. nopeat kokeilut ja demot. Yritys on yliopistotutkimuksen spin-off ja tämä on koettu hyödylliseksi. Joitain Layerwisen koneita on asiakkaiden tiloissa, mm. osana muuta tuotantoprosessia. Tämä vaikuttaa olevan nouseva trendi. (Toim.huom. Vossi toimittaa koneita tuotantolaitoksiin samalla idealla.) Jälkikäsittelyssä tukimateriaalien poistossa syntyy paljon metallijätettä. Tämän käsittelyyn ei ole olemassa kierrätysprosessia tai palvelua. Yhteinen illallinen syötiin Leuvenissa Touareg ravintolassa.
Sirris - collective centre of the belgian technology industry Technological innovation is our job. Kuka tavattiin: Thierry.Dormal@sirris.be, Umberto.Baraldi@sirris.be, Jean- Claude.Noben@sirris.be Jean-Claude (business development manager) esitteli Sirriksen toimintaa (25v). Toiminta on aina hyvin lähellä teollisuutta. Päätoiminta-alueet ovat: ICT, Additive Manufacturing, Materials ja Mechatronics. Uusi nouseva aihe on micro technology. Kaikkia alueita yhdistää Sustainability. Liege:ssä sijaitseva Sirris on mukana useissa kymmenissä eurooppalaisissa projekteissa. Vuosittain toteutetaa useita kymmeniä AM projekteja belgialaisten yritysten kanssa. Yhden projektin kustannus yritykselle on n. 200k, johon voi saada tukea. Sirris ei tavoittele patentteja, mutta omistaa kolme 3D-tulostuksen materiaalipatenttia. Patentit mahdollistavat yritysten toiminnan patenttien puitteissa, eikä esim. ulkopuolinen taho voi rajoittaa toimintaa. Thierry (Head of AM group) johtaa 3D-tulostukseen liittyvää toimintaa. Hän oli mukana 2000- luvun alussa hankkeessa, jossa oli mukana myös suomalaisia. Thierry esittely oman listansa metallien 3D-tulostuksen hyödyistä ja rajoitteista. Hyödyt olivat lähes identtiset Layerwisen esittämien kanssa, mutta rajoitteita katsottiin hiukan eri näkökulmasta. Ongelmia aiheuttavat mm. Quality control: reliability, repeatability Lack of open standards Mechanical and thermal properties Accuracy and surface quality enhancements are needed (post-processing) Productivity Limited sizes Thierry arveli, että Metallitulostuksessa käytettävien raaka-aineiden hinnat laskevat lähivuosina 20-40%. Perinteiset metallintyöstöyritykset pystyvät soveltamaan osaamistaan 3D-tulostettujen kappaleiden jälkikäsittelyyn, kuten kiillotukseen. Tulostettujen metallikappaleiden kestävyydeksi on mitattu parhaimmillaan n. 1400 megapascalia. Metallitulostuksen pääprosessit: (ASTM standardi): Binder jetting Sheet lamination Powder bed fusion Directed energy deposition Esimerkki: FlyingCam, jonka osista 80% on tulostettu (http://flying-cam.com). Layerwisen ja Sirriksen palveluiden (service bureau) lisäksi, Belgiassa ei ilmeisesti ole metallitulostimia yrityksissä. Oletuksena on, että ensi vuonna määrä kohoaa 5-6 tulostimeen.
FlandersMake on uusi alueellinen toiminto, jolla pyritään estämään päällekkäisiä kehitysaktiviteetteja. Puheenvuorojen jälkeen vierailimme Sirriksen konehalleissa, joissa pääsimme katsomaan ja valokuvaamaan laitteita ja tulostettuja kappaleita. Pirkanmaan EU-toimisto ja Vanguard Sirriksestä ajoimme bussilla Pirkanmaan EU-toimistolle, jossa kuulimme esityksen Vanguard piloteista (vincent.duchene@ideaconsult.be). Jatkotyössä yritysten kannattaa pohtia, kuinka Vanguard pilotteja voidaan hyödyntää yritysten omissa kokeiluissa tai yritysten yhteisissä hankkeissa. Vanguard -yhteyshenkilönä on Hannele Räikkönen. Osallistujat Tutkimusmatkan päätteeksi pohdimme EU-toimistolla matkan satoa. Kunkin mielestä reissu oli onnistunut ja ylitti odotukset. Vierailukohteet olivat erilaisia ja täydensivät omista näkökulmistaan metallitulostuksen kokonaiskuvaa. Osallistujajoukolla on nyt harvinaisen ajanmukainen ja faktoihin perustuvat tieto menetelmän nykytilasta. Kuinka tietoa hyödynnetään yrityksissä, oppilaitoksissa ja muussa toiminnassa? Harri Laaksonen Jari Ikonen Kyösti Lehtonen Marko Kankaanpää Mika Heikkilä Olli-Pekka Tuomi Pasi Korte Pekka Ketola Petri Pitkänen Sakari Kuhanen Seppo Aarnio Timo Leinonen Ville Reuna Tatu Oukka Hannele Räikkönen Petra Kortelainen Sami Remes TAMK Tredea Tredu TAKK Tredu TAKK Robit Rocktools Ideascout Ideascout Oy ESK-Consulting Ltd TAKK ATA gears Anivector Oy Tampere Region EU Office Tampere Region EU Office Tampere Region EU Office