Marraskuussa Frankfurtissa järjestettävä Formnext on maailman suurin vuosittain järjestettävä 3D-tulostustapahtuma. Vaikka vuosien varrella eri puolelle maailmaa on tullut vastaavia tapahtumia, pitää Formnext paikkansa alan vuosittaisena kohokohtana, johon osallistutaan ympäri maailmaa. Messujen yhteydessä järjestetään myös seminaareja ja puheenvuoroja eri messuhalleissa sekä mm. rakennusalan lisäävään valmistukseen keskittyvä BE-AM symposium -tapahtuma.

Formnext 2024 tilannekatsaus jakaantuu useampaan artikkeliin. Tässä osiossa käydään läpi messuja yleisellä tasolla sekä kerrotaan messuilla havaituista asioista ja uutuuksia. Seuraavissa artikkeleissa puolestaan perehdytään laitevalmistajien uutuuksiin (lue artikkeli), metallin suorakerrostukseen (lue artikkeli), sekä suuren kokoluokan FGF-tulostusjärjestelmiin (lue artikkeli).

Tänä vuonna messuilla oli esillä 864 näytteilleasettajaa joiden käytössä oli yli 54.000 m2 esittelytilaa. Messuilla vieraili 34404 kävijää neljän päivän aikana. Seminaariesityksiä oli tarjolla koko tapahtuman ajan kolmella eri esiintymislavalla: Application stage, Industry stage ja Technology stage.

Savonia osallistui tänä vuonna 3DTY-hankkeen puitteissa omalla osastollaan FAME:n Finnish Paviljonkiin, jonka muita osallistujat olivat FAME, 3DTY, Delva, Materflow, VTT ja Brinter.

Hankkeen saama näkyvyys oli kuitenkin omaa osastonurkkaa laajempi, sillä messuja varten valmistettiin tulostusesimerkkejä messukalusteiden muodossa myös FAMEn osaston puolelle. Tulostuksen kannalta teemana oli suomalainen osaaminen niin tulostustekniikassa kuin myös materiaalitarjonnassa. Robottitulostuksella valmistetut kalusteet olivat mm. pöytiä, penkkejä, tuoleja ja seinäpaneeleita, jotka valmistettiin pääosin suomalaisten valmistajien materiaaleista. Suomalaiset materiaalitoimittajat olivat Brightplus, KCL ja Sulapac. Messudemonstraatioista löytyy kuvaukset 3dty-hankkeen verkkosivuilta. Julkaisemme vuodenvaihteessa myös muutaman artikkelin, joissa kerrotaan tarkemmin demonstraatiokappaleiden valmistusprosessista.

3DTY –hankkeen osalta toimijoita oli paikalla kaikista osallistuvista organisaatioista: Oulun Yliopisto, Savonia, UEF, TAMK, REDU, LUT ja FAME ja oman osaston päivystysvuorot sovittiin niin, että kaikki ehtivät myös kiertämään messuilla. Messut ovat sen verran suuret, että kolmessa päivässä niitä ei oikein ehdi kiertämään enää läpi – varsinkaan jos samalla kerralla on tarkoitus myös seurata joitakin seminaariesityksiä tai on sovittuna vierailuja muiden näytteilleasettajien osastoilla.

Tänä vuonna esillä ei ollut huomiota herättäviä, mullistavia uutuuksia vaan pääsääntöisesti uutuudet olivat eri laitevalmistajien ja toimijoiden uusia, hieman parannettuja versioita laitteisiinsa ja ohjelmistoihinsa.

Suuren kokoluokan muovitulostimia oli messuilla paljon esillä – niin filamenttipuolelle, granulaateille (FGF, Fused granulate fabrication) kuin valokovetukseenkin. Näiden lisäksi myös hybridivalmistus oli aiempaa enemmän esillä, sillä useat messuilla esillä olleista FGF-järjestelmistä olivat gantry-pohjaisia, ja niihin oli saatavilla jyrsinpäitä. Suuren kokoluokan muovi/komposiittitulostuksesta kerrotaan tarkemmin omassa tilannekatsauksessaan, jossa käydään läpi niin laitevalmistajia, ohjelmistotoimittajia, esimerkkitulosteita kuin tulostuspään valmistajiakin.

Aiemmista vuosista poiketen huomionarvoista oli kiinalaisten toimijoiden suuri määrä. Terry Wohler mainitsi pitämässään esityksessä, että länsimaisen kehityksen lisäksi on hyvä pitää silmällä myös sitä mitä kiinassa tapahtuu. Messujen näytteilleasettajista 100 oli kiinalaisia yrityksiä, jonka lisäksi noin 40 yritystä edusti kiinalaisten laitevalmistajien tuotteita. Yhteensä tämä tarkoitti noin 15% näytteilleasettajista. Toimijat eivät myöskään ole enää pääosin ”halpatuotteita” valmistavia tahoja vaan joukosta löytyy myös kovan luokan osaamista. Esimerkkinä tästä ovat metallin jauhepetitekniikkaan perustuvat tulostuslaitteet, jotka ovat teknisesti haastavia ja monimutkaisia valmistaa – varsinkin suuressa kokoluokassa, jossa käytetään useita lasereita samanaikaisesti. Tällä hetkellä maailman suurimmat metallin jauhepetitekniikkaan perustuvat tulostimet ovat kiinalaisten yritysten valmistamia.

Seuraavassa kuvassa näkyy E-Plus-3D yrityksen metallin jauhepetitekniikalla valmistama rakettimoottori, joka on yrityksen mukaan maailman suurin. Kappaleen materiaali on 1.3 metriä, sen materiaalina on AlSi10Mg, ja tulostusaika oli 354 tuntia. Kuvassa keskellä on BLT:n valmistamat kännykän saranamekanismiin liittyviä osia jotka on valmistettu titaanista ja ruostumattomasta teräksestä. Oikealla H3D:n alumiinista valmistama ilmakanava, jolla on kokoa 600x600x710 mm, painoa 32 kg ja jonka tulostusajaksi ilmoitettiin 70 tuntia.

Hieman yllättäen messuilta puuttui useampia aiempina vuosina näkyvästi esillä olleita toimijoita. Lisäävä valmistus on kiivaasti kehittyvät ala, joten yritysfuusiot ja konkurssit eivät ole sinänsä harvinaisia, mutta ainakaan suurimpien puuttuvien toimijoiden taustalla ei tällaisia syitä ilmeisesti ole. Formnext on alan merkittävin vuosittainen tapahtuma, joten varsinkin suurilla toimijoilla messunäkyvyydellä luulisi olevan merkitystä, mutta voi toki olla, että vakiintuneet toimijat eivät enää katso tarpeelliseksi olla joka vuosi messuilla esillä. Messuilla esillä olemisen kustannukset ovat kohtalaiset suuret, varsinkin toiselta puolelta maailmaa tulevilla toimijoilla, joten tiukassa taloustilanteessa on ehkä päätetty säästää näkyvyydestä.

Valtaosa alan yrityksistä kuitenkin messuille tavalla tai toisella osallistuu, sillä ne ovat erinomainen paikka sopia tapaamisia ja verkostoitua – oli oman osaston kanssa liikenteessä tai ei. Esimerkkejä puuttuvista tunnetuimmista laitevalmistajista olivat mm. Ultimaker, Nexa, Velo3D, Ingersol ja Thermwood. Lisäksi monet suuret eurooppalaiset palveluntarjoajat puuttuivat messuilta.  

Suomalaisten palveluntarjoajien ja laitevalmistajien taso on messujen perusteella hyvä ja kestää vertailun muihin eurooppalaisiin toimijoihin. Palveluntarjoajista esillä olivat 3D Formtech, Delva ja Materflow, laitevalmistajista puolestaan Minifactory ja Brinter. 3D Formtechin osastolla oli esillä suurehko, jauhepetitekniikalla valmistettu PA12 -tuloste. Minifactoryn osastolla oli esillä yrityksen suurin tulostinmalli ”Ignite”, jonka tulostusalue on 600 x 400 x 400 mm. Delvan osaston kohokohdat olivat kuparitulosteet ja Materflown osastolla esillä oli esimerkki 3D-tulostettavista digitaalisista varaosista.

Messujen yhteydessä järjestettiin perinteiseen tapaan suomen pikavalmistusyhdistyksen FIRPAn esitelmä- ja verkostoitumistilaisuus. Esitelmätilaisuutta varten FIRPAn asiantuntijat kiertävät messuja tiistaina ja keskiviikkona, ja puristavat löydökset noin tunnin mittaiseen tiiviiseen esitykseen. Esitelmätilaisuus onkin erinomainen paikka verkostoitua suomalaisten toimijoiden kanssa ja samalla saada tietoa messujen sisällöstä. Messut ovat nykyisin jo sen verran suuret, että jotain mielenkiintoista jää todennäköisesti huomaamatta, ellei kävijä pääse hyödyntämään myös muiden messukävijöiden infoa.

Messujen yhteydessä järjestetään myös muuta oheistoimintaa. Hyvä esimerkki tästä on BE-AM (Built Environment – Additive Manufacturing) symposium, joka on vuosittain järjestettävä rakennusalan 3D-tulostustapahtuma, joka on tarkoitettu teollisuuden, tutkimuslaitosten, suunnittelun ja arkkitehtuurin ammattilaisille. Seminaariesitysten lisäksi BE-AM –symposiumin demonstraatioita oli esillä omalla osastollaan, jossa esiteltiin tutkimukseen ja julkaisuihin liittyviä rakenteita. Tämän vuoden tapahtuma striimattiin livenä ja nauhoitus löytyy youtubesta. Linkin esityksiin löytää BE-AM -verkkosivuilta tai suoraan tästä linkistä.

BE-AM:in osastolla oli runsaasti pieniä ja suuria esimerkkikappaleita, joista seuraavassa kuvassa näkyy muutama mielenkiintoinen poiminta.

• Nro 1: ”Multi-material hollow-strands by blow extrusion (BX) 3D printing”.
• Nro 2: Tor Alva, “Reinforced 3D Concrete Printed Column Demonstrator”. Sveitsiläisen ETH zürich -yliopiston valmistama esimerkkituloste Tor Alva -projektiin liittyen.
• Nro 3: “Krypton 2024 pillar”, “contemporary ceramic column”, “Myco-Lock”. Näistä vuonna 2016 valmistettu “Krypton” -pilari oli ensimmäinen suuren kokoluokan, ensimmäisiä eurooppalaisia suuren kokoluokan kantava rakennuselementti Euroopassa joka tehtiin betonitulostamalla. Nykyisin vastaavat rakenteet ovat huomattavasti helpompia rakentaa, mutta tuolloin kyseessä oli huomattavasti enemmän valmistusrajoitteita.
• Nro 4: “Reinforced wall section manufactured by SC3DP”. Kyseessä on 3D-tulostettu testikappale johon on valmistuksen yhteydessä automaattisesti lisätty lyhyitä raudoitteita.

Seuraavat kaksi messuilla esillä ollutta yritystä valmistavat valtavirrasta poikkeavia tulostusmenetelmiä. Ensimmäinen niistä on Impossible objects, joka on tehnyt tuloaan lisäävän valmistuksen markkinoille jo muutaman vuoden ajan.  Yritys valmistaa ja myy itse kehittämäänsä hybridivalmistusmenetelmään perustuvaa laitetta jolla pystytään valmistamaan tietyn tyyppisiä tuotteita erittäin nopeasti. Yritys mainostaa laitteidensa soveltuvan tuotantovauhdiltaan sarjatuotantoon. Menetelmä yhdistelee mustesuihkutekniikkaa, jauheen levitystä ja laminointimenetelmää hiilikuitukappaleiden valmistamiseksi. Messuilla esiteltiin kuvia ja esimerkkikappaleita yrityksen uudesta CBAM 25 -tulostimesta, mutta varsinaista tulostinta ei osastolla ollut esillä. Xolo onpuolestaan volumetriseen tulostukseen perustuvien laitteiden valmistaja. Yritys on tuonut markkinoille jo kaksi menetelmään perustuvaa laitetta: Xell ja Xube. Volumetrinen tulostus on markkinoille tulossa oleva uusi, valokovetukseen perustuva lisäävän valmistuksen menetelmä. Kappale valmistuu tulostusaltaassa kahden valonsäteen risteämiskohdassa ilman tukirakenteita, joten kyseessä ei ole ”kerros kerrokselta” valmistus.  Hyvänä puolena isotrooppisten materiaaliominaisuuksien ja hyvän pinnanlaadun lisäksi on nopea tulostusnopeus. Suurin rajoite toistaiseksi on tulostustilavuuden koko. Esimerkiksi Xolon laitteilla tulostusnopeudet ja tilavuudet ovat 3 mm/min, 10x17x10 mm (Xell) ja 6 mm/min, 50x80x50 mm (Xube²).

3D-tulostus tarjoaa kappaleen valmistukselle paljon mahdollisuuksia huomattavasti pienemmillä valmistusmenetelmään liittyvillä rajoituksilla kuin perinteiset valmistusmenetelmät. Tästä johtuen se on ollut taitelijoiden ja artistien suosiossa aivan alkuajoista saakka. Savonian 3D-tulostusosaaminenkin on lähtenyt liikkeelle aikanaan muotoilun koulutuksen puolelta – kauan ennen kuin se otettiin käyttöön tekniikan puolella. Tämä on ollut nähtävissä luonnollisesti myös messuille, jossa on vuosittain paljon esimerkkejä 3D-tulostuksen käytöstä erilaisten taideteoksien valmistuksessa. Taidekäytössä käytetään runsaasti eri tulostusprosesseja ja jälkikäsittelymenetelmiä. Viime vuoden tapaan Formnext teki yhteistyötä Hampurilaisen SUTOSUTO artistiduon kanssa jonka taideteoksia oli esillä ”AM Art Space ”-osastolla.

Seuraavassa kuvassa on muutamia poimintoja messuilla nähdyistä taideteoksista.

• a: ”The Face”. Valmistaksi on ilmoitettu Tsinghua Academy of Fine Arts. Teos muodostuu tiivistä kuutioista, joilla kuvataan rationaalista ajattelua, kun taas kasvomuoto kuvaa herkkyyttä.
• b: ”Antichron”. 1-Art taidestudion valmistama taideteos, jolla kuvataan miten geometria ja aika saavat fyysisen muodon matemaattisessa mallissa.
• c: ”Peace”. SUTOSUTO -artistien valmistama rauhanmerkki. 2×2 metriä kokoinen, rauhanmerkin muodostava teos muodostuu 190 kädestä.
• d: ”Let it Brain”. Viime vuoden Formnext -messuilla SUTOSUTO:lla oli “let it brain” -näyttely, josta oli tälle vuodelle otettu mukaan yksi aivoista.

Lopuksi vielä maininta hyvinkin ajankohtaisesta aiheesta joka on noussut esiin vuosien varrella useaankin otteeseen useidenkin eri laitevalmistajien osalta lukuisissa eri maissa. Kyseessä on tekijänoikeudet ja kopiointi – asia, joka on 3D-tulostuksen kanssa edelleen herkkä asia.

Tämän vuoden Formnext ei mennyt läpi täysin ilman kohua ja draamaa, sillä kiinalaisen VoxelDance –yrityksen messuosasto ratsattiin Saksan tullin toimesta. Samassa yhteydessä osa esitteillä olleista näytöistä ja materiaaleista poistettiin osastolta.

Yritys on epäiltynä ohjelmistojen ulkoasun, ominaisuuksien ja koodielementtien kopioinnista. Huhujen perusteella kyse voisi olla mahdollisesti jopa suorasta Autodesk Netfabb -lähdekoodin kopioinnista. Tähän mennessä ainakin nTop on ilmoittanut oikeustoimista yritystä kohtaan.

Kaiken kaikkiaan messuilla riitti tänäkin vuonna paljon nähtävää. Osa messuosastoista oli hyvinkin ruuhkaisia läpi messujen joka aiheutti hieman haasteita messujen kiertämisen aikatauluun. Kolme täyttä päivää ei aivan riittänyt vaan muutamia kiinnostavia osastoja jäi kiireen takia tutustumatta. Mikäli tarkoituksena on kiertää messut kunnolla läpi, kannattaa siihen varata täydet neljä päivää.

Seuraavassa Formnext 2024 – tilannekatsauksen osassa käydään läpi suurimpien tulostusvalmistajien messuosastoja ja esimerkkikappaleita.

---

Kirjoittaja:

Antti Alonen
TKI-asiantuntija
Savonia-ammattikorkeakoulu

---

Tämä artikkeli on toteutettu 3D-tulostuksen yhteishankkeessa (3DTY). Hankkeen verkkosivut löytyvät osoitteesta: www.3dty.fi

Hanke rahoitetaan Uudistuva ja osaava Suomi 2021–2027 (EAKR) rahoitusohjelman valtakunnallisesta innovaatio- ja osaamisverkostot teemasta, jonka hallinnoiva viranomainen on Etelä-Savon ELY-keskus.