Protopaja Kalliokoski Oy oli mielestäni hyvä paikka työelämäjakson oppimiseen. Protopajalla tuli ammattitason 3d-tulostus tutuksi ja lähemmäs arkielämää. Yhden henkilön yritykseksi Protopajalla oli huomioitu työturvallisuus esimerkillisesti. Yritys on vielä tuore ja siinä onkin haastetta yrittäjälle tuoda julki 3D-tulostamisen mahdollisuuksia eri alan yrityksille. Protopajan vahvuus on kolmen eri 3D-tulostusmentelmän laitetta, joilla voidaan palvella asiakkaita kattavasti.

Kipsikomposiitti 3d-tulostimella voi tulostaa väreissä mitä tahansa.  Alla muutama kuva Protopajan tulostuksista ko laitteilla.

3D Systems:n Projet 3510 SD kaksikompotentti epoksimuovi  3D-tulostimella saadaan tarkkoja ja hyvä pintaisia muovituotteita.

Alla muutama kuva ko tulostimella tehtyjä kappaleita. Kannattaa katsoa esim. lohikäärmeen suuhun siellä näkyy kaikki hampaat ja kieli

Muovilanka 3D-tulostimella Dimension sst 1200es voidaan tulostaa nopeasti kappaleita. Tämä mielestäni sopii nopeaa protoiluun. Alla muuta kappale, jotka ovat tehty ko tulostimella.

3D-tulostus on vanha/uusi asia, mutta esimerkiksi metalliteollisuudessa sitä käytetään vielä aika vähän. Mielestäni Valtra on tällä hetkellä etulinjassa ko asiassa. Äänekosken 3D-pajapäivillä tuli ilmi, että jonkun osan 3d-tulostaminen tuotekehitys vaiheessa oli tuonut suuren hyödyn lopputuotteeseen.

Protopaja Kalliokoskella on myös elektroniikan protoiluun tarkoitettuja laitteita mm piirilevyyn valmistukseen tarkoitettu linjasto. Alla kuvattu ko linjaston laitteita.

Ja nyt lähtee viimeinen päivä työelämäjaksoa Protopaja Kalliokoski Oy:llä. Päivän aluksi pääsin tutustumaan piirinlevyn jyrsintään (https://m3.jyu.fi/jaomv/ohjelmat/jyvaskylan-ammattiopisto/opettajat/kone-ja-metalliala/pekka-rautio/piirikortin-jyrsinta). Piirilevyn jyrsinnässä on hyvin samoja piirteitä kuin metallin jyrsinnässä. Koneistajan silmin yksi asia jäi mietityttämään, nimittäin konenäön avuksi käyttäminen piirilevyn jyrsinnässä. Konenäköä käytetään piirilevyn asemoinnissa ja jyrsinnässä monin eri tavoin. Konenäköä voisi käyttää myös apuna metallijyrsinkoneissa.

Piirilevyn jyrsinnän lopputulos oli kuvan kaltainen.

Takaisin Protopajalla tiistain ja keskiviikon Äänekosken reissun jälkeen. Pajalla odottikin maanantain tulostuskappale koneessa. Kappale valmistettiin 3D-systemsin Projet 3510 SD tulostimella. Kappaleessa oli tulostuksen jälkeen tukimateriaali eli vaha vielä kiinni, joten se täytyi poistaa. Poisto tapahtui laittamalla kappale uuniin jolloin vaha sulaa pois kappaleesta. Uunissa olon jälkeen kappale laitettiin ultra-ääni pesukoneeseen. Vaha on öljyliukoista joten pesukoneessa veden sijaan olikin rypsiöljy. Ultra-ääni pesun jälkeen kappale pestiin tiskinpesuaineella, jolloin saatiin vielä öljy pois kappaleen pinnasta. Tämän jälkeen kappale olikin valmiina lähettäväksi asiakkaalle.

Alla pari kuvaa valmiista kappaleesta.

Päivän seuraava työ olikin jakoavaimen tulostus. Tässä työssä kokeilimme että paljonko pitää jättää välystä jakoavaimen liikkuvien osien väliin. Jakari oli tarkoitus tulostaa Spectrum Z-510 tulostimella. Ensimmäisenä jakari täytyi 3D-mallintaa. Mallintamisessa käytin DeskArtes 3D ohjelmistoa. Jätimme jakarin liikkuvien osien välystä noin 0,2mm.

Tämän jälkeen siirsimme jakarin 3d-mallin tulostimen ohjelmaan. Ohjelmassa sijoitimme ne parhaaseen tulostus asentoon ja aloimme tulostamaan.

Kipsikomposiitti 3D-tulostimella tulee kappaleeseen myös värit. Viimeinen vaihe on sitten käsitellä pinta ”pikaliimalla”. Valmis tuote näyttä nyt sitten tältä. Eipä tule samanlaista vastaan…

Neljäntenä ja viidentenä päivänä lähdimme yrittäjän kanssa Äänekoskelle 3d-Pajapäiville. 3D-Pajapäivät on Pohjoisen Keski-Suomen ammattiopiston järjestämä seminaari, jossa avataan 3D-tulostuksen mahdollisuutta uusiin liiketoimintoihin. Seminaarin luennoittoisijoita oli mm Lappeenrannan teknillisestä yliopistolta, VTT:ltä, Valtra Oy:lta sekä Metsä Fibre Oy:lta.

3D-paja seminaarissa ensimmäisenä luennoi Ville Matilainen LUT:lta, hänen aiheena oli lähinnä metallien tulostus. Hänen esimerkeissä tuli esille 3D-tulostuksen mahdollisuudet eri toimialoilla. Metallin tulostusta käytetään paljon lentokoneteollisuudessa mm suihkumoottoreiden polttoaineen ruiskutuksessa

Metalli 3D-tulostimien hinta alkaa noin 150 000 eurosta aina moniin miljooniin.

Toisena  luennoi VTT:ltä Pasi Puukko. Hänen esityksessä tuli ilmi että kuluttajille tarkoitettujen 3d-tulostimien määrä tulee kasvamaan merkittävästi. Hänen esityksessään tuli myös muutama mielenkiintoinen toimija 3d maailmasta.

Cupify muotoilu, joka kuluttajille tarkoitettu 3d-mallinnus ohjelma. Kazzata on varaosapalvelu, jossa voit lähettää rikkoutuneen osan heille. Tämän jälkeen he mallintavat osan ja tulostavat sen sinulle.

Puukko kertoi että VTT:lle on hankittu 3D-metallitulostin  SLM 125 HL. Hinta koneelle oli noin 230000 euroa. Kone painaa  400 kg ja siinä on 400w IR kuitulaser. Suojakaasuna käytetään typpiä ja argonia. SLM koneella voi tulostaa ruostumatonta terästä, työkaluterästä, CoCr:a, Inconel:a ja titaania.

Yksi asia vielä täytyy mainita hänen esityksestään: Topologinen optimointi, jonka tarkoituksena on vähentää osan/laitteen massaa. Alla muutama kuva kertoo mistä on kyse:

Kuvissa etualalla optimoidut kappaleet

Päivän kolmas luennoitsija oli Ursula Lumme, DI, Metsä Fibre Oy, Hänen esityksensä keskeytyi heti alkuunsa tiedolla, että Metsä Group aloittaa Äänekosken Biotuotetehtaan rakentamisen. Hyvien aplodien saattelemana hän jatkoi esitystään. Metsä Fibre on myös mukana 3d-tulostuksessa jossain määrin. Alla olevassa kuvassa on  sellukuituja suurennettuna.

Neljäs luennoitsija oli  3D crush cafe yrittäjä Tampereelta. Kahvila toimii aivan normaali kahvilana, mutta siellä voi myös 3d-skannata vaikka itsensä ja tulostaa 3D-tulostimilla tuotoksen. Tutustumisen arvoinen paikka.

Viidennen päivän ensimmäinen luennoitsija oli Valtra Oy:stä  Petteri Piippo. Valtra on mukana kehityshankkeessa, jossa he haluavat tulevaisuudessa hyödyntää 3d-tulostamisen mahdollisuutta tuotekehityksessä, tuotannossa ja varaosissa. Heillä on itsellään Minifactory tulostin, jota he ovat käyttäneet tuotekehityksen apuna. Heillä oli hyviä kokemuksia 3d-tulostamisesta.

Toinen luennoitsija oli Pasi Puukko VTT:ltä. Hänen aiheena oli tällä kertaa 3D skannaus. Hänen esityksessään tuli kattava esitys käsi 3d-skannereista aina teollisiin sovelluksiin.

Pajapäiville kuului myös tutustuminen Pohjoisen Keski-Suomen ammattiopiston 3D-pajaan. PoKe:lla on alkanut tänä talvena aikuiskoulutus liittyen 3D-tulostamiseen. Heillä on noin 10 kpl:tta Minifactory tulostimia, joiden kimpussa opiskelija työskentelevät. Ovat kyllä Jao:ta tässä asiassa paljon edellä. Alla muutama kuva heidän 3D-pajastaan ja siellä tulostetuista tuotteista.

Kolmas päivä työelämäjaksolla alkoi 3d-mallintamalla. Protopaja Kalliokoski Oy:lla on käytössä IronCad mallinnusohjelma.

Mallintamisen jälkeen 3D-malli siirretään STL-tiedostomuodossa mallintarkastus/ suunnitteluohjelmistoon, jossa 3D-malli käsitellään  tuotteen 3D-tulostusta varten.

Protopaja Kalliokoskella on käytössä suomalainen DeskArtes 3D ohjelmisto tätä vaihetta varten.

Tämän jälkeen tulostettava 3D-malli siirretään Projet 3510 SD tulostimen omalle ohjelmalle.

Tulostimen omalla ohjelmalla määritellään mihin asentoon tulostettava kappale halutaan tulostaa. Ohjelmalla saadaan myös laskettua aika joka tulostuksessa menee sekä tarvittavan materiaalin määrä mitä tulostamiseen tarvitaan. Projet tulostimessa käytetään kahta materiaalia, tukimateriaalia sekä itse päämateriaalia. Kuvassa olevan kpl:een tulostuksen kesto oli noin 28h.

 Z-Printer 450

Toisena päivänä tutustuin paremmin Z-printer 450 ja Spectrum Z-510 kipsikomposiitti 3D-tulostimiin. Alla kuvattu ko tulostimien toimintaperiaate.

Kipsikomposiitti 3D-tulostimen toiminta-ajatus perustuu mustesuihkukirjoittimen tapaisen suihkupään avulla levitettävän kovetteen ruiskuttamiseen jauhekerroksen päälle. Paperin sijasta tulostusalueelle levitetään ennen tulostettavaa mallin viipaletta ohut jauhepinnoite. Pinnoitteeseen ammutaan kiinnite-ainepisaroita esineen ulkopinnan mukaisesti. Kun mallin ääriviivat on tulostettu, pintaa lasketaan kymmenesosa millejä alaspäin, uusi jauhekerros levitetään, ja näin alkaa seuraavan malliviipaleen muodostaminen. Kerroksen paksuus voi vaihdella 0,01:stä 0,2 milliin riippuen halutusta tarkkuudesta.

Kiinniteaineen lisäksi ruiskutetaan myös mustesuihkupäillä väriaineet joka kerrokseen, ja näin mallin pinnalle saadaan tarvittava väritys. Väriä voidaan laittaa jopa hieman mallin sisään, jolloin mallikappaleen pintaa päästään tarvittaessa hiomaan ja kiillottamaan (Z-Printer )

Kipsikomposiitti 3D-tulostimet eivät ole tavallisia kuluttajalaitteita. Moniväritulostin maksaa koosta riippuen noin 25 000 eurosta aina 80 000  euroon.

Spectrum Z-510

Aloitin työelämäjaksoni Protopaja Kalliokoski Oy:llä. Ensimmäisiä työtehtäviä oli tutustua yrityksen 3d-tulostimiin. Yrityksessä on neljä 3d-tulostinta ja nämä kaikki ovat ammattitason tulostimia.  Kaksi tulostinta on kipsikomposiitti tulostinta Z-printer 450 ja Spectrum Z-510 (http://www.3dsystems.com/3d-printers/professional/projet-460plus).

Yksi Protopaja Kalliokosken tulostimista on Dimension sst 1200es.

Dimension tulostin on niin sanottu muovilanka tulostin.   Muovilangan materiaali on  ABS-muovi eri väreillä. Tulostuksen koko voi maksimissaan olla 254x254x305. Tämäkin tulostin on ammattikäyttöön tarkoitettu tulostin. Tulostimen hinta on noin 26 000 euroa.

Viimeinen tulostin on 3Dsystems:n Projet 3510 SD.

Oheisessa linkissä on esitetty miten ko 3d-tulostin toimii. https://www.youtube.com/watch?v=dE6wsdPcLZk#t=16

3D-mallinnus tarkoittaa tietokoneavusteista kolmiulotteista suunnittelua tietokoneen kuvaruudulla. Tuloksena syntyvää mallia käytetään taideteosten, talojen, laitteiden tai niiden osien valmistamiseen tai esimerkiksi virtuaalisena ympäristönä kolmiulotteista grafiikkaa sisältävissä tietokonepeleissä tai elokuvissa. Mallinnukseen on lukuisia kaupallisia sekä vapaan lähkekoodin ohjelmia.

Protopaja Kalliokoskella on käytössä IronCad 3d-mallinnus ohjelmisto. IronCad lyhyellä tutustumisella on hyvin Autodesk Inventorin kaltainen.  Suomen IronCad edustaja on Planix Oy.

3D-tulostus on virtuaalisen mallin tuotteistamista fyysiseksi esineeksi 3D-tulostimen avulla. Tulostimessa voidaan käyttää materiaaleina esimerkiksi muovia, metallia, keraamia tai lasia. Tulostusmateriaali on yleensä omissa kaseteissaan, josta mallintamiseen tarvittava materiaali johdetaan tulostuspäähän esimerkiksi nauhana tai jauheena. Tulostuspää sulattaa tai liuottaa nesteeseen tulostusmateriaalin ja suihkuttaa tulostinalustalle liukenevan materiaalin, joka kovettuu ohuina kerroksina haluttuun kohtaan. Malli muodostuu näin useista ohuista kerroksista.

3D-tulostimella voidaan tulostaa mm alla olevia tuotteita.

Ja hops.

Työelämäjakso alkoi Protopaja Kalliokoski Oy:llä. Yritys sijaitsee Savelassa Onkapannu 4:ssa. Yritys tarjoaa 3D-tulostuspalveluita sekä elektroniikan prototyyppi- ja piensarjavalmistusta, niin yksityisille kuin yrityksille. Yrityksen kotisivut ovat: https://www.proto-kk.fi/ .

Tavoitteet Protopajalla on syventää 3D-tulostamisen osaamista sekä tutustua pienyrittäjän arkeen.