Tärkeä ammatillinen huomautus: Tämä on arkistoteksti, joka perustuu julkaisuhetkellä saatavilla oleviin lähteisiin ja esimerkkeihin. Se ei ole ajankohtainen tekninen eritelmä, turvallisuusohje, sijoitusneuvonta tai vahvistus mainittujen yritysten ja tuotteiden nykyisestä kyvystä, nopeuksista, kustannuksista tai tilasta. Jokainen nykyinen lisäainevalmistuksen sovellus edellyttää valmistajan voimassa olevan dokumentaation, materiaaliominaisuuksien, työturvallisuuden, immateriaalioikeuksien ja sovellettavien määräysten tarkistamista.
Lisäainevalmistus- ja painopalvelut eivät kuulu Savo Kusićin tämänhetkiseen julkiseen tarjoukseen. Tämän päivän tuotannon painopiste koostuu puisista ikkunoista, puu-alumiiniikkunoista ja muokatuista ovista.
Tarpeet, teknologia ja tuotanto
Uusi teknologia valmistaa esineitä 3D-tulostimella vaati myös tämän tekniikan, sen vaikutusten tuotantoon sekä mahdollisten uusien suuntausten ja tuotannon organisointitapojen tarkistamista.
Suurin osa teollisuuden alaa (sekä monia muita aloja) käsittelevistä teksteistä alkaa itse asiassa johtopäätöksellä, että “teknologia (lääketiede, kemia jne.) on nykyään niin kehittynyttä, että …”
Tämä tunnuslause, kuten se tapahtui menneisyydessä, säilyy tietysti monta vuotta tulevina vuosina ja todennäköisesti elää meidät kauemmin, koska sellaisena kuin se on, juuri sinä päivänä, kun luemme tätä tekstiä, ihmisyhteiskunta ei ole koskaan ollut kehittyneempi, mutta se ei tule olemaan, kuten se tulee olemaan huomenna.
Ja todellakin, ihmisen luomat tarpeet vaihtelevat päivästä toiseen ja jokainen tarve ehtii uuden, jonka täytyy olla täydellisempi ja parempi kuin edellinen. Jos asettaisit nuo tarpeet kontekstiin esim. tietokoneteollisuudesta näkisimme, että tietokone, joka pystyi viisi vuotta sitten ja enemmänkin tekemään kaikki työmme, ei enää riitä meille (uudet tarpeet vaativat täydellisempiä ohjelmistoja, mikä vaatii edelleen laitteistoa jne.). Erityisesti tämän ilmiön kuvaili Gordon Moore, yksi Intelin perustajista, ja hän sanoo, että tietokoneen teho kaksinkertaistuu joka 18–20 msek, minkä vuoksi tämä laki nimettiin Mooren laiksi. Joten tänään matkapuhelimemme sisältää enemmän laskentatehoa kuin koko NASA-organisaatio, joka on 1969. lähetti kaksi miestä kuuhun tai esim. videopelit, jotka kuluttavat enemmän laskentaresursseja kolmiulotteisten tilanteiden simuloimiseen kuin yhdellä edellisen vuosikymmenen keskustietokoneella (Kaku, 2011).
Tässä kaksi asiaa tulisi erottaa välittömästi. Nykypäivän arkipäiväisiä tarpeita, joita tietokone ei kyennyt täyttämään, mutta tarinan toinen puoli, yleisesti katsottuna, tuo tietokone, kuten mainittiin, riitti laskemaan ihmisen kuuhun. Näin tieteen edistyminen vapautui riippuvuudesta mm. prosessorit ja painotetaan paljon muita haaroja, jotka mahdollisesti haittaavat edistymistä. Lyhyesti sanottuna tiede kommunikoi kaksisuuntaisesti tietokoneen kanssa ja mukauttaa sen itseensä.
Tarpeet eivät kuitenkaan ole ainoita, jotka “työntävät” ihmiskuntaa eteenpäin. Ihmisen luomat toiveet, riippumatta siitä, tarvitseeko hän sitä vai ei, avaavat teollisuudelle aivan uuden tilan kilpailla tarjotakseen hänelle juuri sitä, mitä hän haluaa tai mitä hän haluaisi, tietämättään siitä vielä. Emme saa unohtaa markkinointia, joka tukee koko tarinaa sillä, että se on itse asiassa meidän tarpeemme ja se, mitä ilman emme tule toimeen, eivät vain toiveet, jotka eivät ole meille niin tarpeellisia. Kun otamme mukaan myös ihmisen sosiaalisena ja kulttuurisena olentona, joka haluaa olla erilainen kuin muut ja muodostaa oman identiteettinsä, joka heijastelee hänen sisäistä henkistä tilaansa (joka on jossain määrin sekä tarve että halu), saamme hyvin monimutkaisen kuvan tämän päivän asiakkaasta mm. yritykseltä, joka haluaa myydä autonsa, jossa yrityksen on käytettävä huomattavia resursseja, tutkiakseen ja muokatakseen tarjontaansa, ryhtymättä edes kyseisen auton tuotantoon.
Kuinka sitten valmistaa tuo tuote niin, että se on jotain, mitä joku haluaa? Millainen tutkimus se on ja mikä on paras tapa tehdä se, jotta se heijastaisi asiakkaan todellista toivetta ja jotain, mitä joku ostaa, ilman että se jää varastoon ja menettäisi arvoa? Yksi parhaista tavoista tehdä tuote on se, että asiakas sanoo mitä hän odottaa tuotteelta, jolloin voimme olla varmoja, että myymme sen hänelle. Ongelman toinen puoli on tietysti se, kuinka tämä kaikki saadaan aikaan mahdollisimman pienillä resursseilla, jokaista asiakasta yksilöllisesti kunnioittaen.
Joukkomukautus
Ensimmäiset, jotka tarjoavat vastauksen tähän kysymykseen, ovat tuotannon uuden lähestymistavan kannattajia. Parikymmentä vuotta sitten ilmaantunut lähestymistapa tarjoaa ajattelutavan ja filosofian tuotannon organisoimiseksi niin, että kaikkia näitä vaatimuksia kunnioitetaan ja löydetään ratkaisuja niiden tyydyttämiseksi molempia osapuolia hyödyttäen. Joten tuota mitä jokainen asiakas haluaa ja voi maksaa ja tuottaa voittoa. Tätä lähestymistapaa kutsutaan massaräätälöintiksi. Kolikko luotiin englanninkielisistä sanoista mass (massa, massiivinen, monipuolinen) ja customization (adjustment), jotka käännöksessä tarkoittaisivat massaräätälöintiä siinä mielessä, että tuotteet voidaan yksilöidä massatuotannossa (Suzićin mukaan 2014).
Tuotanto tänään
Tuotannossa on monia lähestymistapoja, mutta eniten vauhtia saanut ja nykyään laajimmin käytetty on räätälöinti. Räätälöinnistä puhuttaessa se liittyy aina siihen aikaan, jossa elämme, ja räätälöintiin liittyvät oletukset ovat pääasiassa, että se määrää parhaan mahdollisen tuotannon ja kuinka lähestyä tuotesuunnittelua ja tuotantoa. Räätälöinti ei määrää, millainen tuotanto on parasta ja miten tuote luodaan. Räätälöinti on lähestymistapa ja ajattelutapa, ja tuotannon parhaat menetelmät ja parhaat käytännöt ovat vain seurausta tästä lähestymistavasta ja yleensä päätöksestä soveltaa tällaista ajattelua tuotannossa (luomisessa).
Kaikki menestyneet yritykset noudattivat tätä lähestymistapaa ja rakensivat menestyviä järjestelmiä, joiden avulla he onnistuivat organisoimaan tuotantonsa vastaamaan parhaiten markkinoita. Räätälöinti mainittiin osoituksena tarpeesta organisoida järjestelmä tuotannon panoskokojen pienentämisen suuntaan suhteessa tuotoskokoihin, ja siten sillä oli erittäin tärkeä rooli lähestymistapana.
Tämä on tuonut suuria muutoksia tavassa, jolla tuotteet luodaan, mutta silti tuotantotapa ei ole pohjimmiltaan muuttunut. Vain parempaa organisaatiota tarjotaan.
Materiaalin lisääminen ja vähentäminen
Aiempi tuotanto perustuu materiaalin vähennysperiaatteeseen. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että otetaan kappale, jonka mitat ovat suuremmat kuin lopputuotteen mitat, ja materiaali poistetaan kappaleesta, kunnes kappale on saatu lopullisiin mittoihin. Tämäntyyppinen tuotanto on edelleen hallitsevassa teollisuudessa tänä päivänä. Toki poikkeuksiakin löytyy, kuten valu-, puhallus-, kohokuviointi- ja vastaavilla prosesseilla saadut tuotteet, mutta nämä menetelmät eivät anna riittävää “myöhemmin” vapautta tuotteen muotoiluun, vaan niitä rajoittaa aikaisempi valmistelu (mallit, materiaalirakenteet jne.).
3D-tulostuksen tarjoama tuotantomenetelmä on täsmälleen mainitun menetelmän vastainen ja tarjoaa tuotannon lisäämällä materiaaleja. Tämä valmistusmenetelmä perustuu periaatteeseen, että materiaalia lisätään, kunnes lopullinen mitta on saatu.
3D-tulostus
Vielä muutama vuosi sitten tämä lähestymistapa vaikutti tieteiskirjallisuudesta, mutta juuri suunnittelu vaikutti tämäntyyppisen tuotannon aloittamiseen. Kolmiulotteisessa painatuksessa esine luodaan levittämällä peräkkäin materiaalikerroksia. Se mahdollistaa osien ja kokoonpanojen valmistamisen useista eri materiaaleista, joilla on erilaiset mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudet (Wikipedia, 2015).
Jos perehdymme 3D-tulostuksen olemukseen, se olisi voinut olla olemassa “nestemäisten materiaalien” ajoista lähtien, mutta suunnittelu vaikutti siihen, että CNC-koneen [1] ja tavallisen suulakepuristimen (joka voi työntää jotakin materiaalia) yhdistelmä antaa mahdollisuuden kolmiulotteiseen materiaalin luomiseen. 1.
Kuva 1 - CNC-koneen ja muoviekstruuderin yhdistelmä (pahvin leikkaus cnc:llä,2015) (Mitä uutta maailmassa3D Tulostaminen? ,2015) (3D-tulostus,2015)
Tietenkin ajan mittaan on kehitetty tämän tyyppisiä kehittyneempiä menetelmiä ja tekniikoita levitettyjen kerrosten liittämiseksi, joissa saadaan jatkuvasti parempi viimeistely, otetaan käyttöön uusia materiaaleja ja parannetaan itse tulostimien rakennetta. Mainittakoon myös tuolloin esitelty Carbon3D-yhtiön tulostin, jonka rakentajat ovat saaneet inspiraationsa elokuvasta “Terminaattori 2”, jossa muotoillaan nestemäisestä hartsista uutettua esinettä (kuva 2). Kuten yksi tämän tulostimen luojista Joseph DeSimone sanoi, 3D-tulostimet ovat itse asiassa 2D-tulostimia, jotka toistavat prosessin yhä uudelleen ja uudelleen, ja prosessi kesti tuolloin kauan. Tämä tulostin “yksinkertaisesti” vetää koko kohteen nesteestä, esimuotoiltuna valon avulla, ja tuottaa kulloisenkin lähteen mukaan 25 - 100 kertaa nopeamman tulostuksen (Carbon3D, 2015).
Kuva 2 - Hiili-3D-tulostimen toimintaperiaate 3D. (Hiili3D, 2015)
3D-tulostus ja tuotanto
On jo nähtävissä, miten sitä sovelletaan3D-tulostimet levisivät kaikille teollisuuden aloille, joten nyt on jo painettu korin osia, auton kuoria, ruokailuvälineitä, vaatekaappia ja jopa taloja ja rakennuksia jne. Esimerkiksi Boeing tulostaa nykyään enemmän kuin20 000osat lentokoneeseesi (DICKEY,2015).
Kun tämä tekniikka tulee halvemmaksi ja helpommin saatavilla, alan asiantuntijat ennustavat tämäntyyppisen tuotannon siirtyvän teollisuudesta asiakkaille. 3D-tulostimien avulla ihmiset voivat luoda omia mallejaan, muokata olemassa olevia ja mukauttaa tuotteita omiin tarpeisiinsa. Internetistä löytyy jo nyt paljon ilmaisia malleja, jotka voi ladata ja tulostaa suoraan.
Kuitenkin, jos katsomme banaalista esimerkkiä, monilla ihmisillä on nykyään “tavallisia” 2D-tulostimia kodeissaan, mutta kopiokoneita on edelleen, ja jopa ne, joilla on tulostimia, tulostavat kopiokoneissa. Se on samanlainen 3D-tulostimien kanssa. Tähän on useita syitä, joista jotkut ovat:
- taloudelliset syyt, koska massatuotanto on edelleen halvempaa kuin yksittäinen;
- parempi viimeistely, johon useimmilla henkilöillä ei ole ehtoja ammattilaisina;
- materiaalien ominaisuuksien, rakennus- ja käsittelyohjelmistojen tuntemus;
- yksilön luovat kyvyt;
- tulostimen fyysiset rajoitukset.
Mitä tulee asiakkaiden tarpeisiin,3D-tulostus tarjoaa äärettömästi suuremmat mahdollisuudet muokata tuotetta asiakkaan toiveiden mukaan kuin pystyttiin tarjoamaan perinteistä materiaalinpoistoon perustuvaa tuotantoa. Mutta valmistajan näkökulmasta se mahdollistaa tuotannon ilman ylimääräisiä (jäte)materiaaleja, konemäärän vähentämistä, alentaa varastointikustannuksia jne. Lisäksi jää tilaa edellä mainitulle räätälöidylle, jossa voidaan valmistaa etukäteen tuotealustoja, joille voidaan painaa halutut muodot ja lisäksi tavata asiakkaita, toimitusnopeudella ja vastaavalla. Lisäksi avataan mahdollisuus jättää keskeneräinen tuote, jossa se toimitetaan asiakkaalle sellaisenaan ja asiakas voi myös tulostaa tuotteen tulostimellaan.
Alla on pari saatua esimerkkiä3D painettuna
Liite1 - kiinalainen yritys WinSun, joka on erikoistunut talojen rakentamiseen3D-tekniikka, “painettu” ensimmäinen monikerroksinen rakennus
Kuva 3 – Painettu rakennus – http://svetzanimljivosti.com/zgrada-iz-stampaca-prva-visespratnica-po-3d-tehnologiji/
Kuva 4 - painetun rakennuksen sisustus -http://kiko-unico.com.hr/hocemo-li-u-skoroj-buducnosti-printati-stambene-objekte-luksuzne-vile/
Liite2- Local Motors -yhtiö valmisti auton, johon on painettu rakenneosia ja korin osia3D-tulostin, jonka jälkeen autoon asennetaan lisäkomponentteja
Kuva 5 - Auto, jonka osat on painettu -http://www.b92.net/automobili/razno.php?yyyy=2015&mm=01&nav\_id=946245
Liite3-3D-kivääri ja pistooli
Kuva 6 -3d kivääri - http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2295283/3D-printing-gunsmiths-make-blueprints-available-free-download-granted-firearms-licence.html
Kuva 7 - http://www.bbc.com/news/science-environment-22421185
Liite4 - 3D-käsivarsi vammaisille
Kuva 8 -3D käsi -http://edition.cnn.com/2014/04/14/tech/innovation/carpenter-fingers-robohand-3-d/
Sovellushuomautus: Historialliset esimerkit, ennusteet, nopeusvertailut ja yritysten lausunnot eivät korvaa todellista teknistä ja kaupallista vertailua. Prosessin turvallisuus riippuu koneesta, materiaalista, ilmanvaihdosta, lämpötilasta, prosessoinnista, osan tarkoituksesta ja yksittäisen tapauksen asiantuntija-arviosta.
Lähteet
3D-tulostus. (2015, 4 14). Haettu Wikipediasta, vapaasta tietosanakirjasta: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
Carbon3D. (2015, 04 5). Haettu kohteesta Carbon3D | CLIP-tekniikka – Mullistava teknologia, joka keskittyy viritettävään fotokemialliseen prosessiin kerrosttomaan 3D-tulostukseen: http://carbon3d.com/
DICKEY, M. R. (2015, 4 15). Toivottavasti luotat 3D-tulostimiin – Boeing käyttää niitä lentokoneidensa osien tulostamiseen. Haettu Business Insideristä: http://www.businessinsider.com/
Kaku, D. M. (2011). Tulevaisuuden fysiikka.
Pahvin leikkaaminen cnc:llä. (2015, 4 14). Haettu osoitteesta elitesecurity.org - verkkofoorumit: http://www.elitesecurity.org/t415702-0
Suzić, N. (. (n.d.). Novi Sad.
Mitä uutta 3D-tulostuksen maailmassa? . (2015, 4 14). Haettu britiltä + co: http://www.brit.co/3d-june/
Wikipedia. (2015, 04 12). 3D-leima. Haettu Wikipediasta: http://sr.wikipedia.org/sr-el/3%D0%94_%D1%88%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%B0
[1] CNC (fin. computer numerical control) on kone, joka käyttää liikkeelleen ennalta syötettyjä koordinaatteja, jotka syötetään riippuen halutuista paikoista havaittavassa koordinaatistossa.