3D-AIKO -hankkeen taustoja

3D-tulostuskokeiluilla uusia innovaatioita -hankkeen taustalla olivat 3D-tulostuksen tunnetut hyödyntämismahdollisuudet sekä havainnot siitä, että mahdollisuuksia ei juurikaan hyödynnetä, koska erilaiset 3D-tulostamiseen liittyvät lujuus- ja käytettävyysominaisuudet ovat epäselviä. Hankkeen lähtökohtana oli kokeilujen kautta selvittää konkreettisesti erilaisia tulostamisen ja tulosteiden ominaisuuksia sekä tuottaa niistä alueen yrityksille ohjeita ja vinkkejä.

Satakuntalainen teollisuus ja liike-elämä ovat monipuolisuudessaan hyvä alusta uusien teknologioiden testaamiselle ja pilotoinnille. 3D-tulostus ainetta lisäävänä valmistusmenetelmänä taas on erittäin mielenkiintoinen valmistustapa, jolla on potentiaalia muuttaa perinteisiä toimintatapoja radikaalistikin. 3D-tulostus tarjoaa monipuolisia mahdollisuuksia tuotannon älykkääseen digitalisointiin, kun 3D-mallinnusohjelmalla suunniteltu tuote voidaan tulostaa suoraan ilman esim. valumuotteja tai useita eri tuotannon vaiheita. 3D-tulostus parantaa myös resurssitehokkuutta, kun valmistus tapahtuu ilman merkittävää materiaalihukkaa ja tuotteiden kuljetustarve jää minimiin, kun malli voidaan siirtää digitaalisessa muodossa tulostettavaksi lähellä tarvetta. Jo tänä päivänä 3D-tulostus voi olla jopa sarjavalmistuksessa perinteisiä valmistusmenetelmiä kustannustehokkaampi ratkaisu, mutta toisaalta joissain tapauksissa se on ainoa mahdollinen tapa valmistaa esim. jokin erityisiä muotoja omaava tuote. Kysynnän kasvu edistäisi 3D-tulostuksen kehittymistä entistä merkittävämmäksi teknologiaksi.

Hankkeen taustalla on myös tietoisuus siitä, että hallituksen kärkihankkeet korostivat kilpailukyvyn vahvistamista, yrittäjyyden edellytysten parantamista sekä korkeakoulujen ja elinkeinoelämän yhteistyötä innovaatioiden kaupallistamisessa ja, että Satakunnan ennakoidun rakennemuutoksen suunnitelma korosti uudistuvan teollisuuden ja muuttuvien palvelujen edellytysten kehittämistä. 3D-AIKO –hankkeella haettiin vastauksia suoraan näihin vaatimuksiin. Tavoitteena oli nostaa Satakunnan ammattikorkeakoululla tehtävä ennakkoluuloton 3D-tulostamiseen perustuva tutkimus- ja innovaatioalusta sekä TTY:n Kankaanpään yksikön 3D-tulostamista, elektroniikan liittämistä tekstiilituotteisiin ja joustavan elektroniikan valmistusmenetelmiä yhdistävä tutkimus esille maakunnan elinkeinoelämän hyödynnettäväksi ja samalla kokeilla uusia monimateriaalitulostamisen mahdollisuuksia sekä luodaan niiden pohjalta mahdollisuuksia uusille innovaatioille ja digitalisaation mahdollistamille älykkäille liiketoimintamalleille. Vahvemmalla 3D-tulostuksen kokeilu- ja innovaatiokulttuurilla tavoiteltiin Satakunnan kasvun kannalta merkittävän valmistavan teollisuuden tukemista vahvistamalla uudistumismahdollisuuksia ja tuomalla uusia näkökulmia yksilöllisten tuotteiden valmistamiseksi. Samalla tähdättiin kokeilujen pohjalta saatavan uuden tiedon kautta täysin uudenlaisella palvelukonseptilla toimivien yritysten syntymisen mahdollistamiseen hyödyntämällä digitalisaatiota sekä avoimen tutkimuksen periaatteita.

Hankkeen taustalla olivat myös Satakunnan teollisuuspilotin suunnitelmat, joiden mukaan Satakunnassa on tärkeää panostaa olemassa olevan teollisuuden uudistamiseen sekä olemassa olevan infrastruktuurin ja osaamisen varaan rakennettavaan uuteen toimintaan. Näin edistetään yritysten kasvua, kilpailukykyä sekä uudistumista ja älykästä erikoistumista. Kasvun mahdollistajina nähdään paitsi jo olemassa oleva liiketoiminta, myös uusien tuotteiden kehittäminen sekä uusien liiketoiminta-alueiden tunnistaminen. Kun vielä koulutus- ja tutkimuslaitosten rooli uusien teknologioiden soveltamisessa sekä niiden liiketoimintamallien kehittämisessä nähdään merkittävänä, haettiin 3D-AIKO –hankkeella osaltaan konkretian kautta vastauksia teollisuuspilotin tavoitteisiin.

Kun teknologian hyödyt ja sen asettamat haasteet tunnetaan paremmin, voidaan alalle houkutella lisää yrityksiä. Uusien innovaatioiden luominen vaatii uskaliaiden kokeilujen ja pitkäjänteisen kehittämisotteen integrointia. Automaatio ja teollisuus 4.0 on nostettu Satakunnan ammattikorkeakoulun strategiassa yhdeksi ammattikorkeakoulun vahvuusaloista ja siihen panostaminen on kaikkien alueen elinkeinoelämän toimijoiden yhteinen intressi. SAMKin Automaation tutkimusryhmä on yli viiden vuoden ajan panostanut 3D-tulostuksen osaamisen ja infrastruktuurin kehittämiseen. Automaation TKI-laboratoriosssa työskentelee yötä päivää useita erilaisia 3D-tulostimia, joilla testataan ja kehitetään uusia innovaatioita niin teknologiakehittämisen kuin yritysten tuotekehittämisenkin tarpeisiin. Nyt on aika ottaa seuraavat askeleet kohti entistä monipuolisempia tulostusmenetelmiä ja niiden pohjalta uusia innovaatioita personoitujen ja joustavien tuotteiden valmistamiseksi.

3D-tulostusmenetelmien kehitys on viime vuosina edennyt vauhdikkaasti. Markkinoilla on paljon erilaisiin menetelmiin perustuvia tulostimia ja paljon erilaatuisia tulostimia. 3D-tulostamiseen perustuvien liiketoimintamahdollisuuksien kannalta tämän hetken tärkeimpiä tavoitteita onkin kustannustehokkaimpien menetelmien valjastaminen tuotantokäyttöön sekä uusien monipuolisempien menetelmien testaaminen niiden tarjoaman potentiaalin tunnistamiseksi. 3D-tulostuspalvelua tai 3D-tulostuksen hyödyntämistä tuotekehityksessä suunnittelevien yritysten kannalta tunnistettiin tärkeäksi testata ja kokeilla, miten 3D-tulostusta voidaan hyödyntää oikeasti käytettävien, säänkestävien ja toiminnallisten kappaleiden yksilöllisten versioiden valmistusmenetelmänä ja mitä kaikkea innovaatioita suunniteltaessa tulee tietää.

3D-tulostus mahdollistaa joustavien ja personoitujen kappaleiden valmistamisen ilman huomattavia aloituskustannuksia. Personointi voi tarkoittaa sitä, että käyttäjä suunnittelee oman tuotteensa tai tuotteen osan ja tulostuttaa sen sopivassa tulostuspalvelussa, mutta toisaalta hän voi antaa/myydä suunnitelmansa muiden käyttäjien muokattavaksi ja hyödynnettäväksi. Tätä varten tuotteiden suunnittelu kaipaa selkeitä suunnittelu- ja mallinnusohjeita sekä geometriaan ja tulostukseen liittyviä kriteereitä. Innovaatiot taas kaipaavat menestyäkseen alalle sopivien palvelukonseptien tunnistamista.

Inserttien lisäämistä kesken tulostuksen ei ole huomioitu laitteita suunniteltaessa ja ennakkoon voitiin päätellä, että osa niistä soveltuu todennäköisesti paremmin tarkoitukseen kuin toiset. Hankkeen yhtenä kokeiluna olikin laitteiden ja niiden toimintatapojen vertailu ja lupaavimmilla laitteilla koetulostaminen.