Ammattitulostuksen raskaaseen sarjaan

3D Systems on ollut Suomessa lähes näkymätön, vaikka on 3D-tulostuksen pioneeri ja markkinajohtaja monilla alueilla. Nyt tilanne on muuttunut, kun 3D Systems ja GF ­Machining Solutions yhteistyö isompien metallitulostimien valmistuksessa on keskitetty GF-tehtaalle Sveitsiin. Suomessa GF-konsernin työstökonemyynnin maahantuonnista vastaa Tamspark Oy laajentaen toimintaa myös kaikkien 3D Systems -konetyyppien myyntiin sekä Suomessa että Virossa.

Aiemminkin vahvasti tulostustekniikan myynnissä toiminut Tamspark Oy on tullut tutuksi esimerkiksi EOS-myyjänä, joka aikanaan alkoi myös GF-konsernin edeltävistä yhteistyökuvioista metallitulostuksen puolella. Kyseinen yhteistyö päättyi GF:n aloitettua todellisten tuotantokoneiden valmistuksen omalla tehtaallaan Sveitsissä, yhdessä 3D Systemsin kanssa.

3D Systems käynnisti 3D-tulostusteollisuuden vuonna 1986 ja on siitä lähtien ollut johtava AM-valmistaja, jonka laajat laitteisto-, ohjelmisto- ja materiaaliratkaisut ulottuvat muovista metalleihin, prototyyppivalmistuksesta tuotantokoneisiin. Erittäin tärkeää on huomioida eri tulostustekniikoiden kehitys, joka haastaa erityisesti pelkästään SLS-tekniikkaan keskittyneitä valmistajia. 3D Systems toimiikin monella eri menetelmäalueella, kuten DLP, SLA, MJ, BJ, SLS ja SLM.

Optimoitu Scalmalloy-tuloste.

Metallitulostuksen raskaan sarjan ammattilainen

Metallitulostuksen DMP-konemalleissa löytyvät ominaisuudet, joiden takia GF-konserni siirtyi EOS-koneista 3D Systems -partneriksi ja koneiden valmistajaksi. GF-konsernin yksi toimintahaara työstökonevalmistuksen rinnalla on valukomponenttien valmistaminen erityisesti autoteollisuudelle. Valukomponenttien tuotannosta vastaa GF Casting Solutions, ja lähes jokaisen automerkin tuotteessa löytyykin GF-valimoiden valmistamia metalliosia.

Valimoiden osaamisesta, ja erityisesti muuttuneista tarpeista metallikomponenttien tuottamiseen yhä vaativimpien materiaalien ja muotojen osalta, syntyi GF-konsernissa todellinen tarve ainetta lisäävään valmistukseen, AM-tekniikkaan eli 3D-tulostukseen. Kun yhdistettiin kahden maailmanluokan toimijan osaaminen, eli suurista valimoista tunnetun GF Casting Solutions -ryhmän tytäryhtiön GF Machining Solu­tions -koneenrakennuksen osaaminen, ja vastaavasti maailman johtavan 3D-tulostimien valmistajan 3D Systemsin osaaminen, tuloksena on metallitulostuksen jättiläinen, jonka osaaminen perustuu todelliseen tarpeeseen ja osaamiseen myös massatuotteissa.


Poikkeavaa tekniikkaa metallitulostukseen

3D Systems DMP -metallitulostimissa on todellisen tuotantokappaleiden vaatimat asiat huomioitu poikkeuksellisella tavalla, kuten voidaankin olettaa, kun kehitystä on ajettu todellisen tarpeen vaatimusten mukaan. Tulostustekniikkana on sinällään tuttu SLM-tekniikka, eli lasersäteellä tapahtuva metallijauheen sulatus, mutta tekniikka on kehitetty erityisesti suurien kappaleiden tulostukseen tarkoitetuissa koneissa uudelle tasolle. Monesti puhutaan laserien määrästä, joka sellaisenaan ei ole ratkaisu läheskään kaikissa tulostuksissa, mutta toki DMP 350 -mallissa on saatavana myös useamman laserin versiot.

DMP 350 -koneen tulostusalue 275 x 275 x 420 mm.

Oleellisempi asia on tulostuksen laatuun vaikuttavat tekijät kuten testatut ja valmiit prosessiparametrit, tulostuskammion kaasuvirtaukset sekä metallijauheen laatu.

Esimerkiksi metallitulostuksessa lasersintrauksen vaatima hapeton olosuhde on saavutettu ainutlaatuisella tyhjiömenetelmällä, jossa tulostuskammio pumpataan alipaineiseksi ennen suojakaasun syöttöä. Tämä on suurissa koneissa sekä tulostuksen laatuun, mutta myös käyttökustannuksiin vaikuttava tekijä.

Toinen erityispiirre, joka on selkeästi peräisin pitkästä valukomponenttien valmistuksesta, on mahdollisuus nopeaan materiaalivaihtoon. DMP-sarjan koneissa on mahdollisuus nopeaan tulostuskammion vaihtoon, jolloin eri materiaaleille voi olla omat tulostuskammiot mahdollistaen materiaalivaihdon minuuteissa. Normaalisti materiaalivaihdon vaatima aika määritellään metallitulostimissa pikemminkin päivissä.

Pienissä tulostinmalleissa on eri vaatimukset ja omat vahvuudet. Esimerkiksi DMP-sarjan 100/200-malleissa jauheen levitys tapahtuu rullan avulla, joka jakaa ja tiivistää jauheen peruskoneita huomattavasti tarkemmin, mahdollistaen erittäin ohuiden ja tarkkojen, jopa 0,100 mm paksuisten seinämien tulostuksen erittäin hyvällä pinnanlaadulla.

3D Systems Figure 4 on markkinoiden nopein tulostin.


Muovitulostuksen viimeisimmät kehitysaskeleet

Perinteinen SLS eli jauhepetitekniikka on edelleen vahvasti tuotantotulostuksessa käytetyin menetelmä, kiitos saavutettavan tulostuslaadun, joka vastaa muovijauheen laserilla tapahtuvan sulatuksen ansiosta lähinnä ruiskupuristettua termoplastista materiaalia. Tekniikan haasteena on tulosteen huokoisuus eli hydrofobisen ominaisuuden puuttuminen. Tähänkin löytyy nyt jälkikäsittelyratkaisuja, kuten AM Technologies kehittämä pinnan kaasusulatus, jolla tulosteen pinta saadaan suljettua kaikkialta kappaleen pinnoilta. Monesti ongelmaa peitellään maalaamalla kappaleet, mutta maalaus ei ulotu kappaleen jokaiseen paikkaan kuten kaasu.

Nestemäisiä tulostusmateriaaleja käyttävät menetelmät kuten SLA, DLP sekä MJ ovat tulostuslaadun osalta selkeästi jauhepetimenetelmää parempia ja hydrofobisia, mutta niiden haaste on ollut lyhyt käyttöikä.

3D Systems on kehittänyt ja julkaissut nestemäiseen tulostukseen pitkäkestoiset Tough-materiaalit, joiden avulla näiden huippulaatuista ja tarkkaa tulostusjälkeä tekevien menetelmien käyttö saa aivan uuden käyttöjohteen niin mekaanista kestävyyttä kun lämpötilaa ja ikääntymistä vaativissa kohteissa. Nestemäisiin tulosteisiin perustuvalla tekniikalla voidaan tulostaa kirkkaita, läpinäkyviä kappaleita, joka ei onnistu SLS-menetelmällä.

Esimerkiksi 3D Systems DLP -tekniikkaa käyttävä Figure 4 -tulostinmalli on ammattilaistason nopea tulostin edullisemmassa hintaluokassa, jolla saadaan aikaan korkealuokkainen pinnanlaatu ja tarkkuus. Uudet pitkäkestoiset materiaalit avaavat uusia käyttökohteita tulostukselle.

Tamspark Oy
Jussi Tammisalo
puh. +358 400 634 693
info@tamspark.fi
www.tamspark.fi

Kappalekoko DMP 500 -mallissa 500 x 500 x 500 mm.
DMP 500 -koneen tulostusmoduulin siirto tapahtuu ilmatiiviisti suljettuna jauheenkäsittelyn, tulostimen ja purkuaseman välillä suojakaasussa.