Materiaalia lisäävän valmistuksen laitteet ja sovellukset alueellisessa teknologiaklusterissa

Vanttaja, Ilkka; Nykänen, Mikko; Huttunen, Eetu (2023)

Ajatus 3D-tulostusteknologiaan tarttumisesta Xamkin Savonlinnan kampuksella syntyi keskusteluissa, joita Xamk jatkuvasti järjestää alueen teknologiaklusteriin kuuluvien yritysten kanssa. Tehty esityö johti Savonlinnassa laiteinvestointeihin ja kehitystoiminnan käynnistämiseen tähtäävän hankeparin valmisteluun.

AMAP-hankkeen tutkimuksellisessa osuudessa toteutettiin tulostusmateriaaleille mekaanisia testejä (vetokokeita, taivutuskokeita ja iskukokeita) sekä UV-vanhennuskokeita Xamkin Materiaalitekniikan laboratoriossa Mikpoliksessa sekä vedenläpäisytestejä ja signaalin läpäisytestejä Xamkin Elektroniikan 3K-tehtaalla. Yhdeksi tutkimuksen painopisteeksi valikoitui elektroniikan jäähdytysrakenteiden optimointi. Tutkimusosuudessa tehtiin myös tulostustestejä uusilla ja kokeellisilla puupohjaisilla tulostusmateriaaleilla.

Hankkeessa osoitettiin, että laitteistoilla voidaan testata lisäävää valmistusta vahvoilla kuitulujitetuilla komposiiteilla ja vaativiin olosuhteisiin tarkoitetuilla teknisillä erikoismuoveilla. Laitteilla voidaan valmistaa myös hyvin tarkkoja prototyyppejä sekä tulostaa kestomuoveja ja esimerkiksi puukuitukomposiitteja suoraan rakeista tekemättä niitä ensin tulostuslangaksi. Lisäksi voidaan käyttää 3D-skanneria käänteiseen suunnitteluun tai laadunvarmistukseen. Tutkimustoiminnan tulokset osoittavat, että lisäävän valmistuksen muovit ja komposiitit ovat kehittyneet teknisiltä ominaisuuksiltaan siten, että niille löydetään jatkossa yhä enemmän käyttöä myös lopputuotteissa. Samoin materiaalien bioperäisyyteen ja kierrätettävyyteen kiinnitetään lisääntyvässä määrin huomiota.

Uusi teknologia on kuitenkin nähtävä muita menetelmiä täydentävänä menetelmänä. Kaikkiin sovelluksiin se ei tietenkään sovi. Kaksi kysymystä korostuvat sitä pohdittaessa: täyttävätkö 3D-tulosteen ominaisuudet sille asetettavat vaatimukset ja miten kustannukset asettuvat perinteiseen valmistukseen verrattuna. Xamkin Elektroniikan 3K-tehdas tarjoaa nyt testipaikan ja koekentän uusille innovaatioille. Työ 3D-tulostuksen parissa on nyt AMAP-hankkeessa aloitettu ja jatkuu varmasti eri muodoissaan sen jälkeenkin. Perimmäisenä tavoitteena on huolehtia alueellisen teknologiaklusterin kilpailukyvystä tältäkin osin.