3DTY-hankkeessa mukana olevilla toimijoilla (Oulun yliopisto, Tampereen amk, LUT-yliopisto, Savonia) on käytössä useita eri WAAM-tulostukseen soveltuvia ratkaisuja. Lisäksi toimintansa on käynnistänyt kaupallinen WAAM-palveluntarjoaja Tridiam. Myös suurten muoviosien valmistukseen on tullut palveluntarjoaja, Wiitta Oy. Savonian osalta 3DTY -hanke päättyy heinäkuun loppuun, joten näin hankkeen loppuvaiheessa päätettiin käydä tutustumassa LUTin, Tridiamin ja Wiitan toimintaan.

LUT-vierailun tavoitteena oli tutustua hitsaustekniikan laboratorion laitekantaan. Käytössä on kaksi WAAM -prosessiin soveltuvaa hitsausrobottijärjestelmää. Lisäksi testauksessa on koejärjestely, jossa tutkitaan käsilaserien käyttämistä suorakerrostusprosessiin (DED, directed energy deposition). Lankasyöttöiseen suorakerrostukseen soveltuvassa solussa tutustuttiin EWM:n uudehkoon React-hitsausvirtalähteeseen sekä tarkasteltiin sen ominaisuuksia sekä kommunikointirajapintaa ABB:n robottikontrollerin kanssa.

Pelkällä robottihitsaussolulla ei kuitenkaan vielä pitkälle pääse, sillä ohjelmistoratkaisu on olennainen osa suorakerrostusprosessia. Hitsauksen etäohjelmointiin tarkoitetuilla ohjelmilla voidaan toteuttaa WAAM-tulostusta tiettyyn pisteeseen asti silloin, kun tavoitteena on suhteellisen yksinkertaiset kappalegeometriat. Monimutkaiset geometriat vaativat käytännössä jo erillisen ohjelmiston käyttöä, mikäli tavoitteena on tehokas tuotantotapa.

Savonialla ja TAMKilla on käytössä Adaxis AdaOne. LUTilla on tähän saakka tultu toimeen ilman erillistä WAAM-ohjelmistoa, mutta testauksessa on parhaillaan Layer Performance. Kyseessä on selainpohjainen, ei-tasomaiseen tulostukseen erikoistunut siivutusohjelmisto. Ohjelmisto ei kuitenkaan ole rajattu pelkästään robottitulostukseen vaan se soveltuu myös perustulostinten käyttöön ja useille lisäävän valmistuksen prosesseille. Oppilaitoksille ohjelmistolisenssi on edullinen.

Metallin jauhepetitulostuksen osalta LUTilla on pitkät perinteet. Nykyisin käytössä on teollisuudessa yleisesti käytössä oleva EOS M290 sekä uusimpana tulokkaana Aconity3D AconityMICRO -jauhepetitulostin. AconityMICRO soveltuu erityisesti tarkempien ja pienempien rakenteiden valmistukseen mahdollistaen jopa 5 µm:n minimikerroskorkeuden. Tulostusalueen koko on pieni (Ø 100 x 150 mm), mutta toisaalta se mahdollistaa materiaalitestauksen pienillä jauhemäärillä. Tämä on merkittävä etu erityisesti silloin, kun tutkitaan korkean materiaalikustannuksen metallijauheita. Myös materiaalin vaihto on helppoa ja nopeaa verrattuna tyypillisiin teollisuuden jauhepetitulostimiin.

TRIDIAM, https://tridiam.fi/

Porvoossa sijaitseva TRIDIAM on Suomen ensimmäinen WAAM-tulostusta tarjoava palveluntarjoaja. Yrityksen perustajilla on useamman vuoden kokemus lankasyöttöisen suorakerrostuksen käytöstä teollisissa käyttökohteissa. Ensivaiheen potentiaalisina asiakkaina ja kohderyhmänä nähdään erityisesti energia, kunnossapito ja puolustusteollisuuden käyttökohteet.

TRIDIAM on osallistunut 3DTY -hankkeeseen ja Savonia on tehnyt yrityksen kanssa tutkimusyhteistyötä sen perustamisesta alkaen. Viimeisimpänä asiana tutkittiin pinnoitushitsaukseen tarkoitettujen kovametallilankojen soveltuvuutta WAAM-tulostukseen. Testitulosten perusteella soveltuvuudet vaihtelivat. Toinen testatuista langoista soveltui vain mataliin kerroskorkeuksiin, sillä korkeammalle noustessa tulostuksen aiheuttamat jännitykset kasvoivat niin suuriksi, että ne repivät tulosteen irti alustasta. Toinen testatuista kovametallilangoista todettiin soveltuvaksi myös WAAM-tulostukseen. Kovametallilankoja on myös saatavilla 3D-tulostukseen räätälöityinä versioina, mutta niiden hinnat voivat olla moninkertaisia pinnoituslankoihin nähden.

Laitteistona on MX3D M1, joka on ”avaimet käteen” -periaatteella toimitettava valmis ratkaisu WAAM-tulostukseen. Järjestelmä perustuu 6-akseliseen teollisuusrobottikäsivarteen sekä kaksiakseliseen kappaleen käsittelylaitteeseen, MIG/MAG-hitsausvirtalähteeseen sekä yrityksen kehittämään MetalXL-ohjelmistoon. Tulostustilavuus on 2,2 x 1,4 x 1,7 m ja laitteella voidaan valmistaa jopa 750 kg:n painoisia kappaleita.

MX3D on vuonna 2014 Amsterdamissa perustettu hollantilainen yritys, joka on yksi robottipohjaisen Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) -metallin 3D-tulostuksen tunnetuimmista kehittäjistä. Yritys tuli kansainvälisesti tunnetuksi erityisesti maailman ensimmäisestä 3D-tulostetusta teräksisestä jalankulkusillasta Amsterdamissa. Nykyisin MX3D keskittyy teollisiin WAAM-ratkaisuihin energia-, meri-, ilmailu- ja raskaan konepajateollisuuden tarpeisiin.

MetalXL -ohjelmisto tarjoaa kokonaisvaltaisen ratkaisun prosessin hallintaan: materiaali- ja prosessiparametrien määrityksen, tulostettavan kappaleen siivutuksen, robotin liikeradan määrityksen, prosessin seurannan ja anturidatan keruun sekä laadunvalvonnan. Ohjelmistoa voidaan käyttää laitteen vieressä sijaitsevalta soluohjaimelta tai verkon kautta.

Kyseessä on MX3D:n ylläpitämä keskusohjelmisto, jolla on pilvipalvelumaisia ominaisuuksia. Tulostuksen reaaliaikainen ohjaus tapahtuu paikallisesti tuotantosolussa, mutta siivutus, työstöratojen ohjelmointi ja robottikinematiikan optimointi tapahtuvat suojatun yhteyden kautta MX3D:n palvelimella. Yrityksen laitteita käytetään myös NATO-maiden puolustusteollisuuden tarpeisiin, joten järjestelmästä on saatavilla myös tiukemmat turvaluokituksen kriteerit täyttävä versio.

Robotilla ajettavan tulostusohjelman lisäksi MX3D:n soluohjain kerää tulostuksen ajan dataa järjestelmään yhdistettyjen antureiden kautta ja ilmoittaa operaattorille, mikäli jokin määritetty arvo poikkeaa sallituista rajoista. Lisäksi tuotteen tulostuksesta kerätyn datan pohjalta luodaan visualisoitavissa oleva datapaketti, jolla voidaan todentaa, että tuotteen tulostaminen on toteutunut etukäteen testattujen ja todennettujen parametrien mukaisesti.

Yhteistyö TRIDIAMin kanssa tarjoaa Savonialle mielenkiintoisen ikkunan avaimet käteen -pakettina myytävän ratkaisun toimintaan ja vertailuun WAAM -järjestelmien toiminnallisuuksien välillä. Vaikka kyseessä on sama prosessi, eri laite- ja ohjelmistovalmistajilla on hieman eri lähestymistavat moniin käytännön asioihin.

Selvimmin erot tulevat näkyviin ohjelmistopuolella. Savonialla käytössä olevalla Adaxis AdaOne -ohjelmistolla voidaan toteuttaa vastaavat vaiheet aina robotin tulostusohjelman luontiin saakka. Nykyiset ratkaisut myös mahdollistavat datan keräämisen eri sovelluksista. Kerätty data on kuitenkin hajallaan eri järjestelmissä ja tallennettuna erilaisiin tiedostomuotoihin, minkä vuoksi sen yhtenäinen tarkastelu ja havainnollinen visualisointi ovat haastavia. 

Seuraavassa kuvassa vasemmalla TRIDIAMin Jari-Antero Sivula ja oikealla Santeri Varis, keskellä Savonian Aku Tuunainen ja Jari Väisänen.

Wiitta Oy, https://wiitta.fi/

Wiitta on puolestaan ensimmäinen suomalainen teollinen muovituotteiden robottitulostaja. Heinolassa sijaitseva Wiitta on ruiskuvalutuotteiden valmistamiseen erikoistunut sopimusvalmistaja, joka on nyt lisännyt valikoimiinsa myös suuren kokoluokan 3D-tulostuksen. Potentiaalia nähdään asiakasräätälöitävien tuotteiden valmistuksessa eri toimialoilla, sillä 3D-tulostus tarjoaa suunnitteluvapauden lisäksi merkittävää nopeusetua esimerkiksi prototyyppien valmistukseen.

Täysin kylmiltään yritys ei päätöstä tehnyt. Taustalla on vuosikymmenten kokemus muovin ruiskuvalutuotteiden valmistuksesta ja 3D-tulostuksen kehitystä on seurattu useamman vuoden ajan. Ennen investointipäätöstä yritys kiersi Euroopassa tutustumassa suuren kokoluokan 3D-tulostustoimijoiden toimintaan ja tarjolla oleviin robottitulostusjärjestelmiin.

Wiitta valitsi robottitulostuslaitteistoksi Yizumin ratkaisun kahdessa eri kokoluokassa. Ruiskuvalulaitteita valmistavan Yizumin 3D-tulostusosasto on Saksassa, ja yritys tarjoaa SpaceA-brandin alla granulaattisulatukseen perustuvia robottitulostussoluja kolmessa eri kategoriassa. Asiakkaan tarpeista riippuen tarjolla on itsenäisiä robottitulostussoluja tai modulaarisia, tuotantolinjaan integroitavia järjestelmiä. Toistaiseksi Yizumin soluissa on käytössä KUKAn käsivarsirobotit, mutta valikoimaan on tulossa myös muita robottimerkkejä.

Kevään aikana Wiitta sai käyttöönsä ensimmäisen robottitulostuslaitteiston, joka on Yizumi SpaceA 900-500-S-FP. Tyyppinimitys tarkoittaa 900 mm ulottumaa kiinteällä tulostusalustalla. Järjestelmässä on KUKAn 6-akselinen teollisuusrobotti ja se on tarkoitettu pienten ja keskikokoisten kappaleiden valmistukseen. Se toimii myös hyvänä harjoittelualustana suuremman kokoluokan robottitulostussolun käyttöön.

Kesän loppupuolella yrityksen käyttöön saapuu Yizumin suurempi robottitulostin, joka mahdollistaa useamman metrin kokoisten kappaleiden valmistuksen. Suuremman solun tyyppi on Yizumi SpaceA F3 Gen 2, ja sen tulostustilavuus on 4 x 3 x 2 metriä mahdollistaen suurtenkin kappaleiden valmistuksen, maksimissaan 30 kg/h pursotusnopeudella.

Robottitulostusjärjestelmien lisäksi Wiitalla on käytössä kaksi Ginger G1 pellettitulostinta 1000 × 1000 × 1000 mm tulostustilavuudella sekä pienempiä filamenttitulostimia eri käyttötarkoituksiin.

---

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.

Lähteet

Vierailu LUTilla, TRIDIAMilla ja Wiitalla 16-17.6.2026