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) Materiaalia poistavat menetelmät Kivikausi (40 000 eaa)*- - - - - - - Materiaalia muovaavat menetelmät - - - - - Kuparikausi (5 000 eaa)** -- - Materiaalia lisäävät menetelmät 1988 - - *) Aurignasin kulttuuri **) Sulatettu kupari, taottu aiemmin 8 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) b) 10 Jukka Tuomi
3D-tulostus prosessi 3D-malli 3D-tulostus Fyysinen kappale 11 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 Future 34 Jukka Tuomi
Lääketieteellisten sovellusten luokittelu Inertit implantit Preoperatiiviset mallit Postoperatiiviset tuet Ja ohjaimet [J. Puokens] Erikoisinstrumentit ja työvälineet [Tsinghua University] Biomanufacturing 35 Jukka Tuomi
Titaanista valmistettu implantti Kuvantaminen, digitointi, skannaus 3D-mallinnus Pikavalmistus Kliininen sovellus [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. 36 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 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. 38 Jukka Tuomi
Kiitos! Jukka Tuomi jukka.tuomi@aalto.fi 0500-713420 39 Jukka Tuomi