Kolme vinkkiä 3D-tulosteiden suunnitteluun

Siinä missä aiemmin erilaiset tuotteet ja niiden osat on jouduttu suunnittelemaan valmistettavuuden ehdoilla, 3D-tulostus tuo rajattomat mahdollisuudet myös suunnittelijan saataville. Enää ei siis tarvitse mennä se edellä, miten tuote voidaan valmistaa, vaan se edellä, mitä tuotteen tai osan halutaan olevan ja tekevän. 3D-tulostus myös toimii monilta osin täysin päinvastaisesti, kuin perinteiset valmistusmenetelmät. Esimerkiksi koneistuksessa kustannukset syntyvät raakamateriaalin hankinnan lisäksi käsillä olevan materiaalin työstämisestä. Mitä vähemmän alumiinikuutiota tarvitsee muokata, sitä pienemmät ovat kustannukset. Käytännössä koneistuksella valmistettavat kappaleet pyritään suunnittelemaan mahdollisimman yksinkertaisiksi, sillä monimutkaiset muodot tietäisivät kustannusten nousua. Siksi kappaleisiin tuppaa jäämään jopa 30–70 % ns. ylimääräistä materiaalia, jolla ei tuotteen toiminnallisuuden kannalta ole mitään merkitystä, mutta jota ei kustannusten nousun takia kannata poistaakaan.

3D-tulostuksessa kustannukset muodostuvat täysin toisella tapaa. 3D-tulostamisen kustannukset ovat sidoksissa kappaleen valmistamiseen käytetyn materiaalin määrään ja kappaleen kokoon. Mitä enemmän materiaalia käytetään, sitä enemmän valmistus maksaa. Ajatuksena onkin, että 3D-tulostuksessa kappaleeseen jätetään vain sen ydintoiminnallisuuden kannalta tärkeä materiaali. Tämä johtaa siihen, että toisin kuin koneistuksessa, 3D-tulostuksessa kappaleiden monimutkaisuus ei maksa käytännössä mitään – itse asiassa geometrialtaan monimutkaisempi kappale saattaa tulla yksinkertaista kappaletta halvemmaksi, jos materiaalia kuluu kappaleen valmistamiseen vähemmän.

Lue lisää: Valmistusmenetelmät vertailussa: 3D-tulostus ja koneistus metallikappaleiden valmistuksessa

Jos olet siis suunnittelijana tottunut siihen, että monimutkaisuus on kuin punainen vaate ja erilaiset osat on suunniteltava valmistettavuuden ehdoilla – 3D-tulostuksen kautta voit päästää luovuutesi valloilleen. Puhumme 3D-tulostuksen rajattomista mahdollisuuksista ihan syystä. Sinä voit päättää, mitä haluat osan tekevän: sisältääkö se kenties mekaniikkaa, kiinnityssysteemejä, geometriaa, monimutkaisia muotoja tai tietynlaisia kokoonpanoja? Pitääkö materiaalin olla jäykkää vai taipuvaa? Kevyt, kestävä, kova tai pehmeä? Kestää hyvin kuumaakin lämpötilaa tai tarkkoja alakohtaisia standardeja? Me kerromme, kuinka se 3D-tulostamalla onnistuu.

>> Lataa maksuton suunnittelijan opas “3D-tulostus: materiaalit ja mahdollisuudet” täältä! 

Olipa suunnittelupöydälläsi prototyyppi tai lopputuote, kustannukset kiinnostavat aina. 3D-tulostuksen yksi iso eroavaisuus muihin valmistusmenetelmiin verrattuna on sen kustannustehokkuus, joka syntyy mm. joustavuudesta, nopeudesta ja tuotannon matalasta riskitasosta. Hinta rakentuu hieman eri tavoin kuin perinteisissä tuotantomenetelmissä, joissa esimerkiksi yksittäisen muotin valmistukseen sitoutuu huomattavan paljon kustannuksia.

3D-tulostuksen hinta määräytyy suurelta osin materiaalitilavuuden ja konetilavuuden perusteella. Lisäksi 3D-tulostuksen hintaan vaikuttaa osaltaan myös tulostettavien kappaleiden määrä. Eikä sovi unohtaa suunnittelutyötä, josta tulee tuotannolle myös omat kustannuksensa – joskin hyvin tehty suunnittelu maksaa käytännössä aina itsensä takaisin edullisempana valmistusvaiheena. Tässä kohtaa on myös äärimmäisen tärkeää ymmärtää 3D-tulosteiden kustannusrakennetta. Moni on tottunut tarkastelemaan vain valmistuksen aloituskustannusta, joka voi toisinaan 3D-tulosteissa olla hieman muita korkeampi. Todellisuudessa kustannusrakennetta kannattaa katsoa koko tuotteen elinkaaren näkökulmasta. 3D-tulostetussa osassa voi olla enemmän toimintoja ja sitä kautta myös pidempi elinikä, jolloin ne pidemmällä aikavälillä tuovat säästöä. Osa voi maksaa itsensä takaisin myös lisäarvolla, mitä tuote tai osa tuo valmistajalleen.

Lue lisää: Kuinka 3D-tulostuksen hinta muodostuu?

Kun puhutaan 3D-tulostuksesta, materiaalivalinnalla on toden totta merkitystä. Unohda mielikuvat kevyistä muovihäkkyröistä, teollisuustason 3D-tulostukseen luotetaan entistä useammalla eri alalla ympäri maailmaa. Materiaalivalintaan vaikuttavat ennen kaikkea suunniteltavan osan vaatimukset.

Muovin 3D-tulostamisessa voidaan hyödyntää erilaisia materiaaleja. 3D-tulosteen materiaali valitaan käyttötarkoituksen mukaan useista laadukkaista polyamidipohjaisista vaihtoehdoista. 3D-tulostusmateriaalimme ovat sertifioituja, korkealaatuisia ja erittäin kestäviä. Käytössämme on mm. elintarvike- ja terveydenhuoltoalalla käytössä olevaa Polyamidi PA 2200 ja Polyamidi PA 2201, lasilla vahvistettua polyamidia PA3200GF, polyamidista ja alumiinista koostuvaa alumidea, termoelastista TPU-materiaalia, paloluokiteltua EOS PA 2241 -materiaalia ja AdSint PA12 ESD -hiilikuitujauhetta.

Metallin 3D-tulostamisessa voidaan hyödyntää myös erilaisia materiaaleja. EOSin materiaalien kestävyyden ja laadukkuuden taustalla on vuosikymmenten kehitystyö ja ymmärrys eri toimialojen materiaalivaatimuksista. Käytämme mm. EOS Aluminium AlSi10Mg -alumiinimateriaalia, EOS MaragingSteel MS1 -työkaluterästä, EOS StainlessSteel 316L -teräspohjaista materiaalia sekä EOS Titanium Ti64 -kevytmetalliseosta.

Kaikki käyttämämme materiaalit ovat sertifioituja ja ISO-standardin mukaisesti testattuja.

Uuden opettelu ja muutos vie aina oman aikansa, mutta uskallamme luvata sinulle, että 3D-tulostuksen mahdollisuudet kannattaa selvittää ja olemme siinä mielellämme apuna. Siksi kirjoitimme erityisesti suunnittelijoille tarkoitetun maksuttoman oppaan, jossa kerromme…

✔️  Millaisia materiaaleja muovin ja metallin 3D-tulostukseen voidaan käyttää?
✔️  Kuinka 3D-tulostettuja osia voidaan jälkikäsitellä?
✔️  Mitä ottaa huomioon, kun suunnittelee 3D-tulosteita?
✔️  Miksi suunnittelijan kannattaa valita 3D-tulostus?
✔️  Kuinka lähteä liikkeelle, kun 3D-tulostus kiinnostaa suunnittelun näkökulmasta?