Tämä 3D-tulostuksen tilannekatsaus perustuu Wohlers Report 2025 -raporttiin sekä lisäävän valmistuksen uutisiin viimeisen vuoden ajalta. Wohlers Report on tunnetuin 3D-tulostukseen (lisäävään valmistukseen) liittyvistä vuosittaisista julkaisuista. Kyseessä on alan perusteos josta on menossa jo 30. peräkkäinen vuosittainen julkaisu. Tässä tilannekatsauksen osassa perehdytään 3D-tulostuksen käyttöön eri toimialoilla.

Raporttia julkaiseva Wohlers Associates toimii nykyisin ASTM Internationalin alaisuudessa ja tämän juhlavuoden raportti  on ensimmäinen raportin versio, joka on tehty täysin ASTM:n alaisuudessa. Vaikka raportin ydinsisältö ei ole muuttunut dramaattisesti, näkyy muutokset lukijalle mm. tarkempien ja syvemmälle pureutuvien taulukoiden muodossa. Raportin graafit ja tilastot on nyt ladattavissa myös erillisinä tiedostoina joka helpottanee raportin hyötykäyttöä eri organisaatioissa. Myös hinnoittelupolitiikka on muuttunut, sillä raportista on tarjolla useita eri versioita eri käyttäjäkuntien tarpeet huomioiden.

Raportin lisäksi Wohlers julkaisee ”Wohlers Weekly” -uutiskirjettä, johon on kerätty alan merkittävimpiä uutisia. Koska raportti julkaistaan kerran vuodessa, on uutiskirjeestä hyötyä erityisesti niille, jotka eivät seuraa lisäävän valmistuksen tapahtumia ja kehitystä alan muista julkaisuista.

Wohlers on viimeisen vuoden aikana aloittanut myös julkisten ja ilmaisten webinaarien järjestämisen. Webinaareissa on puhujina organisaation omien edustajien lisäksi alan johtavia asiantuntijoita eri yrityksistä ja toimialoilta. Alkuvuoden webinaarit ovat olleet mielenkiintoisia – aiheina on ollut alueellisten katsausten lisäksi mm. lisäävä valmistus ja tekoäly sekä polymeerien tulostus lentokoneteollisuudessa.

Kuten aiemmin mainittiin, raportin varsinainen ydinsisältö ei ole muuttunut ja siitä saa hyvän, joiltakin osin jopa entistä paremman kuvan markkinoiden tilanteesta, teknisestä kehitysasteesta ja siitä mihin suuntaan alalla ollaan menossa. Tässä katsauksessa perehdytään raportin sisältöön ja alan kehityskulkuun pintapuolisesti muutamien avainlukujen kautta. Tarkempaa ja syvällisempää tietoa varten kannattaa perehtyä varsinaiseen raporttiin joka on tarjolla sekä sähköisenä että painettuna versiona. Lisätietoja: https://wohlersassociates.com/

Wohlers Report 2025 -raportin mukaan kansainvälinen lisäävän valmistuksen markkina kasvoi 9,1%, ja oli 2025 21.9 miljardia dollaria. Kasvuluku on kuitenkin yleistettynä hieman hämäävä, sillä kasvusta valtaosa tuli Aasiasta ja tarkemmin ottaen Kiinasta. Euroopassa ja Amerikassa markkinoiden kasvu on ollut vähäistä tai jopa hieman pienentynyt edellisvuoteen verrattuna.

Alan kehityskulkua ja markkinoita seuranneille Kiinan nousu lisäävän valmistuksen kärkimaihin on ollut näkyvissä jo useamman vuoden ajan eikä siitä raportin lukujenkaan perusteella ole enää mitään epäselvyyttä. Ainoa kysymys lienee se, että montako vuotta Kiinalta menee nousta koko toimialan ykkösmaaksi, sen verran vahvasti Kiinan vaikutus näkyy niin laitevalmistuksessa, materiaalimyynnissä kuin palveluntarjonnassakin.

Laitemyynnin osalta edustettuna eivät ole pelkästään muovipuolen laitevalmistajat, sillä kun vertaillaan tulostustilavuudeltaan suurimpia metallin jauhepetitulostimia, neljä viidestä suurimmasta laitevalmistajasta on kiinasta. Muovipuolen laitteissa puolestaan viime vuoden tunnetuin nimi lienee vuonna 2020 perustettu Bambu Lab, joka on vallannut edullisilla ja laadukkailla kuluttajatason 3D-tulostimillaan markkinoita. Yrityksen arvioidaan myyvän tänä vuonna yli 2.7 miljoonaa tulostinta ja tulojen ylittävän miljardi dollaria. Kun lukua verrataan alan suuryrityksiin kuten Stratasys tai 3D Systems, on Bambu Lab tulojen perusteella jo edellä mainittuja suurempi!

Kiinalaisten yritysten osuus erityisesti kuluttajatason laitemyynnistä on merkittävää senkin johdosta, että valtaosa laitevalmistajien myynnistä tulee viennistä. Joidenkin arvioiden mukaan vuonna 2024 yli 90% myydyistä, kuluttajatason laitteista oli Kiinalaisia.

Länsimaiden kannalta tämä on huono kehityskulku, sillä yksi 3D-tulostuksen vahvuuksista on mahdollisuus hajautettuun, paikalliseen tuotantoon. Yhdistettynä länsimaiseen innovaatio- ja kehityskykyyn se mahdollistaisi, ainakin periaatteessa, tehokkaan, joustavan sekä kestävän kehityksen mukaisen tuotekehitys- ja tuotantoprosessin ilman että tuotteita tarvitsee rahdata toiselta puolelta maailmaa.

Länsimaisilla toimijoilla, niin laitevalmistajien kuin palveluntarjoajienkin osalta, on kuitenkin tällä hetkellä suuria vaikeuksia kilpailla kiinalaisten toimijoiden kanssa. Osittain vaikeudet johtuvat siitä, että yrityksillä vaikuttaisi olevan erilaiset pelisäännöt ja hinnoittelupolitiikka käytössään. Esimerkiksi palveluntarjonnan osalta jotkin kiinalaiset palveluntarjoajat voivat tarjota tuotteiden valmistusta alusta loppuun saakka halvemmalla kuin länsimaiset yritykset saavat edes hankittua tulostusmateriaalia, mikä tekee kilpailusta tällä hetkellä hyvin haastavaa.

Yhtenä haastetta lisäävänä tekijänä on kiinalaisten laitevalmistajien saapuminen myös palveluntarjoajien markkinoille. Wohlersin raportin mukaan kiinalaisista tulostinvalmistajista mm. BLT on rakentanut yli 440 metallitulostimen tehtaan ja UnionFab:illa puolestaan on yli 700 muovi- ja metallitulostinta tehtaassaan. Lisäksi yrityksillä on omaa toimintaa niin materiaalin valmistus- kuin jälkikäsittelypuolellakin. Hyödyntämällä omia laitteitaan ja toimintojaan yritykset saavat merkittäviä kustannussäästöjä toimiessaan myös palveluntarjoajina.

 

3D-tulostuksen käyttö eri toimialoilla 2024-2025

Toimialakohtainen vertailu on kokenut hieman muutoksia aiempiin vuosiin verrattuna. Raportin yksi parhaista puolista on ollut vuosien varrella se, että tilastot ovat pysyneet otsikoiltaan ja asiasisällöltään samoina vuodesta toiseen, mikä on mahdollistanut helpon vertailun edellisvuosien lukemiin verrattuna. Tämän vuoden muutosten myötä tilastot ovat aiempaa tarkempia, joten toimialoja on tullut vertailuun lisää. Tulevaisuuden kannalta täytyy toivoa, että taulukot säilyvät jatkossa taaksepäin vertailukelpoisina.

Seuraavan kuvaajan sisältöön on yhdistetty toimialat raportin tilastoista suuremmiksi kokonaisuuksiksi aiempien vuosien tapaan.

Ilmailu- ja avaruusteollisuus (17,7%) on tämän vuoden tilastoissa suurin kokonaisuus. Kummatkin näistä ovat olleet 3D-tulostuksen merkittäviä ja pitkäaikaisia hyödyntäjistä, ja taitaneet löytyä koko raportin 30 vuoden julkaisuajan viiden suurimman toimialan joukosta. Viime vuoden tilastoissa se oli viidennellä sijalla. Tämän vuoden raportista lukema löytyy eroteltuna kummankin toimialan osalta ja hieman yllättäen suurempana tekijänä näistä on avaruusteollisuus reilun kymmenen prosentin osuudella.

Huolimatta pitkästä historiasta ja käyttökokemuksista, ilmailu- ja avaruusteollisuus on ottanut lisäävää valmistusta käyttöön ennakoitua hitaammin. Merkittäviä haasteita ovat mm. laadunhallinta ja kustannuskilpailukyky sekä prosessin pätevöinti ja sertifiointihaasteet.

Euroopan unionin lentoturvallisuusviraston EASA:n mukaan lentokoneissa on käytössä jo yli 100.000 3D-tulostettua osaa. Wohlers raportin mukaan on selvää, että 3D-tulostettujen lentokoneenosien määrä tulee kasvamaan, erityisesti kriittisyysluokissa C ja D (osat, joiden vikaantuminen ei aiheuta katastrofaalisia seurauksia, mutta voi silti vaikuttaa lentokoneen turvallisuuteen ja toimintaan). Myös kriittisyysluokan B osien määrä tulee kasvamaan, erityisesti moottoriin liittyvien osien osalta. Kriittisyysluokkaan B kuuluvat osat, joiden vikaantuminen voi aiheuttaa merkittäviä vaaratilanteita, mutta ei välttämättä katastrofaalisia seurauksi. Tällaisia osia ovat moottorin lisäksi esimerkiksi lentokoneen ohjausjärjestelmien komponentit ja polttoainejärjestelmän kriittiset osat.

Useat Ilmailu- ja avaruusalan toimijat ilmoittivat viime vuonna laajentavansa lisäävän valmistuksen kapasiteettiaan eri tutkimus- ja valmistusyksiköissä ympäri maailmaa. Esimerkiksi Yhdysvalloissa Lockheed Martin laajensi Texasissa sijaitsevaa tuotantolaitostaan lähes 1500 m2, sisältäen Nikon SLM:n suuren kokoluokan NGX XII jauhepetitulostimia. Nikonin NGX XII edustaa uusia, suuren tulostustilavuuden mahdollistavia monilasertulostimia. Tulostustilavuuden kasvun myötä myös laserien määrä on kasvanut, niitä on kyseisessä laitteessa jopa 12 kpl.

Lockheed Martin kertoo hyödyntävänsä lisäävää valmistusta erityisesti tuotekehitysvaiheen alkupäässä riskien minimoimiseen, tuotteen ominaisuuksien parantamiseen ja tuotekehitysprosessin läpimenoajan nopeuttamiseen. Käyttökohteita löytyy useista eri tuoteperheistä.

Esimerkiksi hypersoonisen Mako -ohjuksen kehityksessä 3D-tulostusta käytettiin ohjauskomponenttien kotelon sekä siivekkeiden valmistuksessa. Näiden osalta saavutettiin merkittäviä kustannus- ja läpimenoaikasäästöjä mahdollistaen jopa 10 kertaa nopeamman ja halvemman komponenttivalmistuksen perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna.

Uusien tuotteiden lisäksi yritys on ottamassa käyttöön lisäävää valmistusta myös vanhempien tuotteiden valmistuksessa. Esimerkkejä näistä ovat mm. F-35 hävittäjän simulaattorin ohjaamon valmistus sekä GMLRS -ohjusjärjestelmien komponentit. GMLRS tulee sanoista ”Guided Multiple Launch Rocket System” ja niihin kuuluu mm. ukrainan sodan myötä paljon esillä ollut HIMARS.

Uusien, entistä suurempien tulostuslaitteiden avulla 3D-tulostusta voidaan hyödyntää suurempien komponenttien valmistukseen ja lisäävän valmistuksen käyttö ylipäätään vähentää toimitusketjuihin liittyviä riskejä.

Ilmailualalta löytyy myös lähempää esimerkkejä viime vuodelta, sillä Latvialainen AM Craft valmisti Finnairille yli 300 kpl Airbus A320 koneeseen alas taittuvien näyttöjen varaosia. Materiaalina oli Ultem 9085, ja tulostuslaitteina käytössä oli Stratasys Fortus 450 ja F900 mallin laitteet. Luonnollisestikin lentokoneen osien valmistus tulostamalla edellyttää tiukkoja hyväksyntämenettelyjä. 

Am Craft -yritys on saanut  Euroopan lentoturvallisuusvirastolta hyväksynnän (EASA 21G Production Organization Approval ) valmistaa ilmailutuotteita, osia ja laitteita jotka täyttävät tiukat turvallisuus- ja laatuvaatimukset. Valmistetut osat tarkastetaan ja sertifioidaan EASA Form 1 mukaisesti, mikä takaa niiden turvallisuuden ja sääntelyn mukaisuuden. Yrityksen tuotekatalogissa on tällä hetkellä yli 60 erilaista lentokoneenosaa, joita se on valmistanut jo yli 28000 kpl. Nyt kun osia on valmistettu, on Finnairin, tai minkä tahansa muun toimijan Airbus A320 koneeseen saatavilla edellä mainittu varaosa nopeallakin toimitusajalla, sillä yksittäisen osan tulostusaika on noin 5 tuntia. 

Avaruusteollisuuden puolella lisäävä valmistus on puolestaan jo normaali valmistusmenetelmä muiden joukossa. Viime vuosi oli lisäävän valmistuksen käytölle avaruusteollisuudessa merkittävä vuosi. Boeing toimitti Wideband Global Satcom F11 satelliitin jossa käytetään yli 1000 3D-tulostettua osaa. SpaceX testasi kehittämäänsä Raptor 3 rakettimoottoria, jonka valmistuksessa on käytetty merkittävissä määrin 3D-tulostusta. Euroopan avaruusjärjestö ESA, yhteistyössä tutkimus- ja yrityskumppaniensa kanssa, otti käyttöön ensimmäisen metallitulostusjärjestelmän kansainvälisellä avaruusasemalla. Asennuksen jälkeen tulostinta käytettiin maasta käsin, joten astronauttien ei tarvinnut perehtyä syvemmin 3D-tulostimen käyttöön.

Tulostimen tyyppi on DED (Directed Energy Deposition) ja sen valmistivat yhteistyössä Airbus ja AddUp. Tulostusmateriaalina on ruostumaton teräs (lanka) ja lämmönlähteenä laser. Laitteen käyttöä testattiin valmistamalla neljä pientä 250g testisauvaa 2-4 viikon aikana. Tulostusaika oli rajattu neljään tuntiin päivässä melurajoituksesta johtuen – tulostimen puhaltimet ja moottori ovat ilmeisesti liian äänekkäitä jatkuvaan käyttöön. Tulosteet valmistettiin onnistuneesti ja ne toimitettiin helmikuussa takaisin maan pinnalle materiaalitestejä varten.

Haasteita pienemmille osavalmistajille tuottaa, lentokoneteollisuuden tapaan, sertifiointimenettelyyn liittyvät vaatimukset. Nasa julkaisi vuonna 2021 standardin ”NASA STD-6030”, joka määrittelee vaatimukset lisäävän valmistuksen prosessien käytöstä avaruuslentolaitteiden komponenttien suunnitteluun, valmistukseen ja testaukseen liittyen.

Lääketiede ja hammashoito (17,6 %) on toiseksi suurimpana toimialana.

Lisäävän valmistuksen laajempi kliininen käyttö etenee sitä mukaa kun 3D-tulostimien läsnäolo sairaaloissa ja klinikoilla kasvaa. Yleisiä käyttökohteita ovat olleet mm. implantit, proteesit ja potilaskohtaisten anatomisten mallien valmistus.

Huomionarvoinen kehitysaskele viime vuodelta on tekoälyn tuomat mahdollisuudet tehokkuuden parantamiseen. Esimerkkinä tästä on tekoälypohjaisen segmentoinnin kehitys. Tekoälyalgoritmien käyttäminen segmentoinnissa vähentää merkittävästi aikaa, joka tarvitaan näytöllä olevien 3D-rekonstruktioiden ja anatomisten mallien 3D-tulostuksen tekemiseen. Kehitystyölle on kuitenkin tarvetta jatkossakin, sillä vaikka tehokkuus onkin kehityksen myötä parantunut, on tekoälyalgoritmeilla haasteita tuottaa kunnollista dataa silloin kun kyseessä ovat harvinaiset sairaudet tai haastavammat tapaukset.

Raportissa mainitaan, että yksi esteistä 3D-tulostuksen laajemmalle käyttöönotolle on edelleen vakuutuskorvauskäytännöt 3D-tulostettujen lääketieteellisten mallien osalta. Tästä johtuen vakuutusyhtiöt ovat ratkaisevassa asemassa, mikäli lisäävä valmistus halutaan nostaa vakiotyökaluksi kirurgisessa suunnittelussa ja potilashoidossa. Esimerkiksi nostetaan 3D-tulostetut anatomiset mallit, jotka tarjoavat selviä etuja kirurgisessa suunnittelussa, parantavat potilaiden tuloksia ja nopeuttavat leikkausaikoja. Kuitenkin monet vakuutusyhtiöt eivät kata niiden kustannuksia, mikä rajoittaa 3D-tulosteiden käyttöönottoa. Tämän haasteen ratkaiseminen vaatinee tutkimustulosten julkaisemisen lisäksi vaikuttamistoimia, joiden avulla osoitetaan 3D-tulostuksen kliininen ja taloudellinen arvo vakuutusyhtiöille ja muille sääntelyelimille.

Toinen merkittävä hidaste on korkealaatuisen kliinisen datan rajallinen saatavuus. Suurin osa olemassa olevista tutkimuksista, jotka tukevat 3D-tulostusta lääketieteessä, koostuu tapaustutkimuksista ja pienimuotoisista raporteista. Tarve olisi laajemmille, useamman toimijan toteuttamille kliinisille tutkimuksille joilla 3D-tulostuksen hyödyt voidaan osoittaa.

Edullisemmat 3D-tulostustekniikat kuten valokovetus (vat photopolymerization) ja materiaalin pursotus (MEX), alentavat kynnystä 3D-tulostuksen käyttöönotolla sellaisissa sairaaloissa ja klinikoissa, joilla rajallinen budjetti rajoittaa 3D-tulostuksen käyttömahdollisuuksia. Edellä mainittuihin 3D-tulostusmenetelmiin on saatavilla bioyhteensopivia ja medikaalihyväksyttyjä materiaaleja, mahdollistaen käyttökohteet esikirurgisista suunnittelumalleista räätälöityihin kirurgisiin ohjaimiin ja lääketieteellisten laitteiden prototyyppien valmistukseen.

On myös hyvä huomioida, että vaikka 3D-tulostuksen käyttö lääketieteellisten laitteiden valmistuksessa voi joissain tapauksissa olla selvästi nähtävissä, on yleistä, että tehdasvalmisteisissa laitteissa käytetty valmistusmenetelmä jää piiloon, ellei valmistaja sitä erikseen nosta esille.

Formlabs julkaisi viime vuonna uudet versiot Form 3B sarjan laitteista. Form 4B ja Form 4BL ovat yrityksen mukaan neljä kertaa nopeampia ja niissä on suurempi tulostustilavuus. Yritys tarjoaa räätälöityä versiota sekä dentaalipuolen että medikaalipuolen sovelluksille. Tekniikka on päivittynyt muun Form 4 sarjan tapaan stereolitografiasta (SLA) ”maskattuun stereolitografiaan” (MSLA). Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että laserpohjainen tekniikka on vaihtunut LCD-näyttöön ja LED-valonlähteeseen. LCD -näyttö toimii tekniikassa maskina jolla ohjataan LED-valonlähteen tuottaman valon kulkua.

3D Systems on saanut Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkeviraston (FDA) 510(k) -hyväksynnän monoliittiselle (yhdestä kappaleesta koostuvalle) ratkaisulleen, joka muodostuu NextDent 300 3D-tulostimesta sekä ”NextDent Jet Teeth”, ja ”NextDent Jet Base” -materiaaleista.

3DSystems myös ilmoitti sopineensa vuoteen 2028 ulottuvan, 250 miljoonan dollarin myyntisopimuksen nimeltä mainitsemattoman yrityksen kanssa hammasohjaimien valmistukseen liittyen. Wohlersin analyytikot arvioivat, että kyseessä on Align Technology, jonka kanssa yritys on tehnyt vuosia yhteistyötä ja että sopimus kattanee mm. materiaalitoimituksia.

Energia, öljy ja kaasu (10,6%)

Kolmanneksi suurimmaksi kokonaisuudeksi voidaan katsoa energia, öljy ja kaasu. Toimialaan liittyen tapahtuu jonkin verran tutkimusta ja kehitystä myös rakennusteollisuuden (betonitulostuksen) puolella. Esimerkkejä edellä mainitusta on mm. tuulivoimaloiden perustukset ja runkorakenteet joiden tulostamista GE on viime vuosina esitellyt, sekä vesivoimaloiden turbiinipumppujen suojarakennukset Kaliforniassa, joita Yhdysvaltalainen Sperra valmistaa betonista tulostamalla.

Sperra on myös mukana Saksan rahoittamassa 3.7 miljoonan dollarin projektissa, jossa kehitetään pumppujen ja turbiinien 3D-tulostusta mm. kaivostoimintaan, vedenalaisiin käyttökohteisiin ja öljyn pumppaukseen.

Yhdysvalloissa käynnistyi viime vuonna noin 30 miljoonan dollarin kehityshankepari, jossa kehitetään ja kaupallistetaan uusia valmistusmenetelmiä suurten metalliosien valmistamiseen energiateollisuuden tarpeisiin. Projektien tarkoituksena on vahvistaa maan omaa kapasiteettia ja vähentää riippuvuutta ulkomaisista toimitusketjuista. Lisäksi Yhdysvaltojen energiavirasto (DOE) nosti esille fuusioenergian strategiassaan 3D-tulostuksen mahdollisuuksia reaktoriosien valmistuksessa.

Esimerkkinä suuren kokoluokan tulostuksen käyttökohteista on Yhdysvaltain energiaviraston ja ORNL (Oak Ridge National Laboratory) tutkimuslaitoksen käynnistämä ”Rapid RUNNERS” -projekti, jossa valmistetaan suorakerrostusmenetelmällä metallisia juoksupyöriä vesivoimalaitoksiin seuraavan kolmen vuoden aikana. Projekti kattaa myös tarvittavien ohjelmistojen, robottijärjestelmien ja muiden oheislaitteiden kehittämisen kyseiseen tarpeeseen. Projektin aikana valmistettavat juoksupyörät ovat halkaisijaltaan 1.5 – 5 metriä ja niiden valmistuksessa tullaan käyttämään useita robottitulostuspäitä samanaikaisesti. Norjalainen Aibel käynnisti yhteistyössä Equinorin kanssa AM keskuksen Harstadissa, Norjassa. Keskuksen tarkoituksena on integroida kehittyneitä 3D-tulostusmenetelmiä energiasektorille keskittyen osavalmistukseen avomeriprojekteissa Pohjanmeren alueella. 3D-tulostus mahdollistaa paikallisen valmistuksen, ja esimerkiksi Norjalainen Fieldmade on esitellyt sekä digitaalista varaosakirjastoa että off-the-grid käyttöön soveltuvia tulostusjärjestelmiä niin muovin kuin metallinkin osalta. Energiateollisuudessa on runsaasti käyttökohteita joiden osavalmistuksen tulee lentokoneteollisuuden tapaan täyttää hyvinkin tiukat laatuvaatimukset. On kuitenkin hyvä muistaa, että toimialalta löytyy myös paljon yksinkertaisia osia, joiden valmistaminen 3D-tulostamalla paikan päällä voi tuottaa yrityksille merkittäviä kustannus- ja aikasäästöjä, kun kyseisiä osia ei tarvitse odottaa tai toimittaa perille kauempana sijaitseviin kohteisiin. Esimerkkinä tästä seuraavassa kuvassa näkyvät pienet muoviset ruuvit, joiden valmistaminen tulostamalla mahdollistaa Equinorin mukaan 10 miljoonan dollarin säästöt vuodessa.

Raportissa luetelluista tämän hetken haasteista energiateollisuuden 3D-tulostustarpeiden osalta ensimmäisenä on toistaiseksi rajallinen materiaalivalikoima, erityisesti erittäin korkean lämpötilan ja paineenkeston osalta. Seuraavan 3-5 vuoden aikana on kuitenkin odotettavissa merkittävää kehitystä tulostusmateriaalien osalta.

Lähivuosien odotettuja kehitysaskeleita ovat myös energiateollisuuden tarpeisiin räätälöidyt, suuren kokoluokan tulostukseen soveltuvat AM-järjestelmät. Näistä on joitain esimerkkejä jo teollisuudessa näkynyt.

Autoteollisuus (10,3%)

Autoteollisuus on hyödyntänyt lisäävää valmistusta jo pitkään, mutta sen yleistyminen varsinaisissa sarjatuotanto-osissa on edelleen tulevaisuuden kehitysaskelia. 3D-tulostusta on toimialalla hyödynnetty viime vuosina erityisesti tuotannon työkalujen valmistuksessa ja lähes kaikilta autoteollisuuden suurilta toimijoilta löytyy onnistuneita esimerkkejä jigien-, kiinnittimien-, ja tarttujien valmistuksesta. Viime vuoden katsauksessa mainittiin Audin saavuttamasta 80% kustannussäästöstä kiinnittimien valmistuksessa hyödyntämällä Trincklen Fixture -mate ohjelmistoa yhdessä 3D-tulostuksen kanssa. Ohjelmiston käyttäjinä ovatkin monet muutkin autovalmistajat kuten Ford ja Volkswagen. 

Vaikka todellinen läpimurto on vielä tekemättä, niin autoteollisuudessa on jo useamman vuoden ajan valmistettu tuotannon työkalujen lisäksi myös lopputuotteita 3D-tulostamalla. Valtaosa näistä osista on kuitenkin ollut piensarjaosia urheiluautoihin tai muihin erikoiskohteisiin. Kehitystä asian osalta on kuitenkin ollut nähtävissä vuosi vuodelta, joten todellinen läpimurto tapahtunee jo lähivuosien aikana.

BMW esitteli vuoden 2024 Formnextillä 3D-tulostetuksella valmistettavaa keskikonsolia, joka siirtyy tuotanto-osaksi vuonna 2027. Konsoli on tällä hetkellä yksi suurimmista tuotantoautoihin asennettavista 3D-tulostetuista muovikomponentista. 300x300x1000 mm kokoisella konsolilla on painoa noin 4 kg joka on 30% vähemmän kuin perinteisesti valmistetulla komponentilla. Osan tulostusajaksi oli mainittu 3 h 40 min ja materiaalina PA11 CF40, joka on risiiniöljystä valmistettu, hiilikuituvahvistettu (40%) nylon. Valmistusmenetelmänä on robottipohjainen pursotusmenetelmä, jonka BMW hoitaa omilla laitteillaan yhteistyössä Hans Weber Maschinenfabrikin kanssa. Vuosituotantomäärä on noin 18.000 kpl eli kyseessä on jo ihan oikea sarjatuotanto-osia.

BMW on ollut muuten 3D-tulostuksen osalta autovalmistajien kärkinimiä valmistaen viime vuonna yli 400.000 3D-tulostettua osaa. Yritys myös laajentaa ja investoi jatkuvasti lisäävän valmistuksen kapasiteettiaan. laitteistolaitteistoihin ja laajentaa niiden käyttöä. Viime vuoden lopussa BMW kertoi hankkineensa Landshutin valimolleen tulostusjärjestelmän hiekkamuottien valmistukseen. Kuudesta hiekkatulostimesta muodostuva kokonaisuus on jo käytössä. Valmistajana on vähemmän tunnettu Laempe Mössner Sinto GmbH joka kehitti sideainesuihkutukseen perustuvan järjestelmän yhdessä R.Scheuchl:in kanssa. Laempe on sittemmin aloittanut tulostimien myynnin myös muille asiakkaille ja mainostaa niiden olevan modulaarisia ja laajennettavissa täysautomaattiseksi tuotantojärjestelmäksi.

Sideanesuihkutukseen perustuvat 3D-tulostusjärjestelmät ovat tuottavuudeltaan hyviä, ja niiden käyttö on yleistynyt viime vuosina autoteollisuudessa niin hiekkatulostuksen puolella valukappaleiden valmistuksessa kuin metallitulostuksenkin osalta. Tesla on tullut tunnetuksi ”Gigacasting” -prosessista, jonka avulla se valmistaa auton runkorakenteita suurina kokonaisuuksina mahdollistaen jopa 40% kustannussäästöt aiempiin valmistusmenetelmiin verrattuna. Menetelmä perustuu 3D-tulostettuihin hiekkamuotteihin, joita käytetään korkeapainevalukoneessa.

General Motors hankki reilu vuosi sitten Tooling & Equipment International (TEI) -yrityksen, joka on ollut yksi Teslan Gigacasting -järjestelmän yhteistyökumppaneista. TEI käyttää hiekkamuottien valmistukseen alan pioneerin Voxeljetin VX4000  tulostimia, joissa tulostusalueen kokona on 4 x 2 x 1 metriä.

Suomessa sideainesuihkutuksen hiekkatulostimia ja valupalveluja löytyy Hetiteciltä, jolla on käytössä Voxeljetin laitteita ja vuosien kokemus menetelmän käytöstä.

Wohlersin asiantuntijoiden mukaan seuraavan muutaman vuoden aikana sidosainesuihkutuksen käyttö yleistyy entisestään paitsi suurempien runko-osien valumuottien valmistuksessa kuin myös lämmönvaihtimien ja rattaiden valmistuksessa. Toinen nopeasti leviävä 3D-tulostuksen valmistusmenetelmä on puolestaan lankasyöttöinen suorakerrostus (wire-arc DED), joka yleistyy erityisesti tuotannon työkalujen valmistuksessa, prototyyppien valmistuksessa sekä tarpeeseen räätälöityjen piensarjaosien tuotannossa korvaten joltain osin jauhepetimenetelmän käyttöä. Suorakerrostuksen katsotaan olevan sidosainesuihkutuksen tapaan hyvinkin kustannustehokas valmistusmenetelmä, kunhan ohjelmistot vielä hieman kehittyvät.

Digitaaliset varaosat ja niihin liittyvät teknologiset ratkaisut ovat olleet viime vuosina yksi autoteollisuuden valmistajien yleinen puheenaiheista. 3D-tulostuksen pioneeri 3D Systems ja Daimler Truck | Daimler Buses ilmoittivat alkuvuodesta 2025 kehittäneensä ratkaisun hajautettuun varaosatuotantoon. Tavoitteena on lyhentää ajoneuvojen huoltoaikoja ja seisokkiaikoja jopa 75 prosenttia. Ratkaisussa yhdistyvät Daimlerin asiantuntemus ajoneuvojen lisäävässä valmistuksessa, 3D Systemsin 3D-tulostusteknologia, Oqtonin ohjelmisto-osaaminen ja Wibu-Systemsin digitaalisten IPR-oikeuksien hallinta. Ratkaisun avulla sertifioidut 3D-tulostuskumppanit voivat valmistaa varaosia paikallisesti nopeuttaen toimitusaikoja jopa 75% sekä parantaen huoltopalvelujen joustavuutta ja tehokkuutta. Lähestymistavan edut, ainakin periaatteessa, ovat pienempi riippuvuus globaaleista toimitusketjuista ja nopeampi huoltojen toteutus  minkä pitäisi näkyä myös kustannussäästöinä.

Raskas kuljetus (8,3%)

Raportissa on yhtenä teollisuudenalana ”Heavy transportation”, joka suomeksi käännettynä lienee raskas kuljetus tai raskas liikenne. Raportissa ei avata tarkemmin mitä kaikkea tämä pitää sisällään, mutta se kattanee ainakin rautatiet ja merikuljetukset eli junat ja laivat.

3D-tulostuksen käyttö junien osien ja varaosien valmistukseen on ollut viimeisen viiden vuoden aikana runsaasti esillä. Taustalla on selvä asiakastarve johtuen mm. kaluston pitkästä käyttöiästä. Esimerkiksi junan elinkaari voi olla yli 40 vuotta, mikä tarkoittaa, että viimeisten vuosien tai vuosikymmenen aikana varaosia voi olla hankala löytää. 3D-tulostus sopii erinomaisesti ratkaisuksi tähän ongelmaan, kuten esimerkiksi Saksan rautatiet (Deutsche Bahn) on vuosien saatossa tuonut esille.

Deutsche Bahn onkin yksi 3D-kärkinimistä, kun puhutaan 3D-tulostuksen käytöstä junien varaosien valmistuksessa. Yritys on valmistanut viimeisen kymmenen vuoden aikana yli 150.000 osaa yli 700 eri käyttökohteeseen useita eri tulostusmenetelmiä ja materiaaleja käyttäen. 3D-tulostuksen käyttö varaosien valmistuksessa rajoittaa jonkin verran valmistusmenetelmästä saatavia etuja, sillä osien on sovittava niin ulkomuodoiltaan kuin toiminnoiltaankin jo olemassa olevaan järjestelmään. Se kuitenkin mahdollistaa joustavan ja kustannustehokkaan varaosavalmistuksen ja yritys arvioikin, että 3D-tulostus soveltuu valmistusmenetelmäksi jopa 10% kaikista valmistettavista osista. Digitaalisten varaosien hyödyntämisellä on suuri kustannusmerkitys, sillä pelkästään Deutsche Bahnin varastoissa säilytetään vuosittain yli 1.2 miljardin euron edestä varaosia.

Laivat ja meriteollisuus on toinen tämän kategorian käyttäjäkunta, jolta löytyy 3D-tulostuksen käytöstä jo runsaasti esimerkkejä. Esimerkiksi Maersk aloitti jo kymmenen vuotta sitten testaamaan 3D-tulostimien käyttöä laivoissaan varaosavalmistuksen tarpeisiin ja sittemmin tämä toimintamalli on osoitettu toimivaksi niin kaupallisten toimijoiden kuin eri maiden puolustusvoimienkin toimesta. Tällä hetkellä ei taida enää löytyä lentotukialuksia tai ylipäätään suurempia sotalaivoja, joissa 3D-tulostus ei jollain tapaa olisi mukana – joko suoraan aluksissa tai vähintäänkin niiden huoltoketjuissa. Rahtilaivojen puolelta uutena esimerkkinä on yksi maailman suurimmista laivanrakennusyrityksistä, korealainen HD Hyundai Heavy Industries Co, joka ilmoitti kehittäneensä laivoihin soveltuvan 3D-tulostusyksikön. Kyseessä näyttäisi olevan samantyyppinen ratkaisu kuin aiemmin mainitulla norjalaisella FieldMade -yrityksellä, eli laivan kyytiin nostetaan mukaan konttiin rakennettu tulostusyksikkö, joka soveltuu hyvin esimerkiksi varaosavalmistukseen.

---

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.