# Metallin suorakerrostus 3D-tulostusmenetelmänä

> Perinteisten tulostusmenetelmien rinnalle ovat tulleet nyt suorakerrostusmenetelmät, joissa tulostuspäätä liikutetaan tyypillisesti teollisuusrobotilla.

## Johdanto suorakerrostukseen
Kun puhutaan 3D-tulostuksesta, ensimmäisenä tulevat yleensä mieleen perinteiset pursottavat FDM-tulostimet tai jauhepetitulostimet. Vaikka näillä menetelmillä on monia etuja, niillä on myös rajoitteita, kuten rajallinen tulostusala.

Perinteisten menetelmien rinnalle ovat nousseet suorakerrostusmenetelmät, joissa tulostuspäätä liikutetaan tyypillisesti teollisuusrobotilla. Vaihtoehtoisesti laitteisto voi olla työstökeskustyyppinen ratkaisu tai 3-akselinen portaali. Metallin suorakerrostuksessa käytetään usein teollisuusrobottia, jossa on matalan lämmöntuonnin MIG/MAG-hitsausvarustus. Kappaleen äärimitat määräytyvät tällöin robotin ulottuvuuden mukaan.

## Terminologia ja prosessit
*   **Direct Energy Deposition (DED):** Sateenvarjotermi kaikille suorakerrostusprosesseille.
*   **WAAM (Wire-added additive manufacturing):** Lankasyöttöinen tulostusprosessi.
*   **Direct Metal Deposition (DMD):** Prosessi, jossa metallijauhetta syötetään lasersäteelle, joka sintraa tai sulattaa jauheen.

## Käyttökohteet ja edut
Metallin suorakerrostuksella voidaan valmistaa kokonaan uusia kappaleita tai lisätä materiaalia olemassa olevien aihioiden päälle. Menetelmää on käytetty pitkään esimerkiksi laserpinnoituksena koneenosien, kuten suurten teollisuusakseleiden, korjaamisessa.

3D-tulostusbuumin myötä menetelmään panostetaan yhä enemmän, sillä se mahdollistaa merkittävät säästöt materiaalikustannuksissa, erityisesti kalliiden materiaalien kohdalla. Vaikka tulostetut osat vaativat usein jälkikoneistusta tai hiontaa, materiaalihukka on huomattavasti pienempi kuin kokonaan koneistetuissa osissa.

## Esimerkkejä maailmalta
*   **Deutsche Bahn:** Tulosti junan pyörän laakerin kannen 8 tunnissa (normaali toimitusaika 9 kk) Gefertecin arc605-laitteistolla.
*   **Naval Group:** Valmisti maailman ensimmäisen WAAM-tekniikalla tehdyn laivan potkurin (halkaisija 2,5 m, paino 200 kg/terä).
*   **Meltio:** Valmistaa laserkäyttöisiä suorakerrostuslaitteistoja. Esimerkkejä tulosteista:
    *   Moottorin pakosarja
    *   Topologiaoptimoidut rakennuspalkit
    *   Potkureita
    *   Suutin betonin ruiskutukseen
    *   Siipipyörät
    *   Laakerirungot
    *   Polttokammiot
    *   Ruiskuvalumuotit
    *   Kaasuturbiinin siivet
*   **SpaceX ja Relativity Space:** Hyödyntävät suorakerrostusta avaruusrakettien komponenttien valmistuksessa. Relativity Space pyrkii valmistamaan kokonaisia raketteja (esim. Terran 1) 3D-tulostamalla, mikä vähentää komponenttien määrää jopa 100 000 osasta alle tuhanteen.

## Tutkimus ja kehitys Savonialla
Metallin suorakerrostuksen tutkimus jatkuu Savonialla tammikuussa 2022 alkaneessa **3DROBO-hankkeessa**. Hankkeessa testataan eri materiaaleja, uutta teknologiaa, lämmöntuonnin hallintaa, metallurgiaa ja ohjelmointitekniikoita.

**Lisätietoa:**
*   [Savonia 3D-tulostusblogi](https://blogi.savonia.fi/3dtulostus/)
*   [Savonia 3D-tulostus](https://3dtulostus.savonia.fi/fi/)
*   [Savonia: Kone- ja metallitekniikan tuotekehitys](https://www.savonia.fi/yrityksille/tuotekehitys-ja-testaus/kone-ja-metalli/)

*Jussi Asikainen, TKI-asiantuntija, Savonia-ammattikorkeakoulu*