3D-tulostus valmistuksen prosessina – menetelmät ja käytäntö

3D-tulostus on saavuttamassa pisteen, jossa sitä voidaan soveltaa saman kaltaisessa mittakaavassa kuin perinteisiä valmistuksen menetelmiä ja se on laajasti tulkittu keskeiseksi osaksi neljättä teollista vallankumousta. Alan kasvu on kiihtynyt huomattavasti ja sen seuraukset alkavat näkyä myös Suomessa, tehden aiheesta erittäin ajankohtaisen. Tutkimuksen tavoitteena oli luoda perusteellinen katsaus 3D-tulostuksen maailmaan ja sen teknologioihin kartoittamalla alan käsitteistöä ja menetelmiä. Tutkimustyypiksi valittiin laadullinen kirjallisuustutkimus ja tutkimusmenetelmänä käytettiin sisällönanalyysiä. Tutkimuksen lähdemateriaaliksi kerättiin yli 295 lähdetiedostoa, joista vain osa päätyi opinnäytetyöhön. Tutkimus pyrki vastaamaan kysymyksiin ”Mitä 3D-tulostus on?”, ”Mitä 3D-tulostukseen sisältyy?” ja ”Mitä eri 3D-tulostusmenetelmiä on olemassa?” Aiheen teoreettisen sisällön havainnollistamiseksi opinnäytetyöhön lisättiin käytännön kuvaus 3D-tulostusprosessista. 3D-tulostus on yleistermi materiaalia lisäävälle valmistukselle. Se on periaatteeltaan kerroksiin perustuva automatisoitu valmistusprosessi, jolla voidaan valmistaa skaalattuja kolmiulotteisia esineitä käyttämättä osista riippuvia työkaluja. 3D-tulostusprosessin keskeiset vaiheet ovat mallin luominen, menetelmän ja materiaalin valinta, mallin käsittely ja tulostaminen ja tulosteen jälkikäsittely. 3D-tulostusmenetelmät voidaan jakaa seitsemään yläkategoriaan ja yläkategorioista useimpia voidaan myös jakaa vielä yksityiskohtaisemmin alakategorioihin. Käytännön esimerkki 3D-tulostusprosessista toteutettiin Print-Rite CoLiDo 3.0 -tulostimella, joka on pursotusmenetelmää käyttävä tulostin. Tulostusohjelmana käytettiin Repetier-Host:ia ja siihen sisään rakennettua Slic3r-viipalointiohjelmaa. Tulostettavan esineen mallintamiseen käytettiin Blender-mallinnusohjelmaa. Käytännön esimerkki on kirjoitettu yksikön ensimmäisessä persoonassa. 3D-tulostus on alana vielä niin uusi, ettei sen termistö ole ehtinyt vakiintua kunnolla ja jopa termi ”3D-tulostus” on itsessään kiistelty. Jatkotutkimuksena aiheesta voitaisiin käsitellä 3D-tulostusmateriaaleja ja niiden sovelluksia, 3D-mallinnusta kokonaisuutena ja siihen sisältyviä parhaita käytäntöjä suhteessa eri tulostusmenetelmiin, esineiden suunnittelua 3D-tulostusta varten, tiettyjen tulostusmenetelmien tai -teknologioiden yksityiskohtia ja prosesseja tai prototyyppien pikavalmistusta