Näin opetan lisäävää valmistusta ja 3D-tulostusta: Pohdintoja uuden teknologian opetuksesta ja koulutuksesta
Piili, Heidi; Salminen, Antti (2016)
Post-print / final draft
2016
Lappeenrannan teknillinen yliopisto
This publication is protected by copyright. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201602125916
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201602125916
Tiivistelmä
Additive manufacturing (shortened as AM), or more commonly 3D printing, consists of wide variety of different modern manufacturing technologies. AM is based on direct printing of a digital 3D model to a final product which is fabricated adding material layer by layer. This is from where term additive manufacturing has its origin. It is not only material what is added, but it is also value, properties etc. which are added. AM enables production of different and even better products compared to conventional manufacturing technologies.
An estimation of potential of additive manufacturing can be gathered by considering the potential of laser cutting, which is one of the most widely used modern manufacturing technologies. This technique has been used over 40 years, and whole market around this technology is at the moment c. four billion euros and yearly growth is around 10 %. One factor affecting this success of laser cutting is that laser cutting enables radical improvements to products made of flat sheet. AM and 3D printing will do the same for three dimensional parts. Laser devices, which are at the moment used in 3D printing, are globally at the moment only around 1% of all laser devices used in any fabrication technology, so even with a cautious estimate the potential growth of at least 100 % is coming in next few years.
Role of education is very important, when this kind of modern technology is industrially implemented. When both generation entering to work life and also generation who has been a while in work life understands new technology, its potential and limitations, this is the point when also product design can be rethought Potential of product design is driving force for wide use of additive manufacturing and 3D printing.
Utilization of additive manufacturing and 3D printing is also opportunity for Finland and Finnish industry. This technology can save Finnish manufacturing industry. This technique has stron potential, as Finland has traditionally strong industrial know-how and good ICT knowledge. Lisäävä valmistus (englanniksi additive manufacturing), tai suuren yleisön paremmin tuntema 3D-tulostus (englanniksi 3D printing), sisältää itseasiassa suuren joukon nopeasti kehittyviä moderneja valmistusteknologioita. Lisäävä valmistus perustuu digitaalisen 3D-mallin suoraan tulostamiseen valmiiksi lopputuotteeksi. Tuote valmistetaan kerros kerrokselta lisäämällä materiaalia, tästä nimitys lisäävä valmistus, mutta samalla lisätään myös arvoa, ominaisuuksia jne. Teknologia mahdollistaa perinteiseen valmistustekniikkaan verrattuna hyvin erilaisten, yleensä parempien, tuotteiden valmistuksen.
Lisäävän valmistuksen todellisesta potentiaalista saa kalpean aavistuksen vertaamalla sitä erääseen edelliseen laajasti läpilyöneeseen moderniin valmistusteknologiaan eli laserleikkaukseen. Laserleikkausta on teollisesti tehty yli 40 vuotta, tällä hetkellä markkina on noin 4 miljardia euroa ja vuotuinen kasvu on vakaasti noin 10 %. Suurelta osin tämä kasvu johtuu siitä, että laserleikkaus mahdollistaa tasokappaleista valmistettuihin osiin radikaaleja parannuksia. 3D-tulostus tulee tekemään saman kolmiulotteisille osille. Tällä hetkellä 3D-tulostimissa käytettävien lasereiden osuus lasermarkkinoista on n. 1 % eli kasvupotentiaali on siis varovaisestikin arvioiden vähintään 100 kertainen nykyiseen verrattuna muutaman seuraavan vuoden aikana.
Opetuksen rooli tällaisen uuden teknologian implementoinnissa on äärettömän tärkeä: kun työelämään tuleva ikäryhmä ja siellä jo oleva sukupolvi on tietoinen tekniikasta, sen mahdollisuuksista ja rajoituksista, aletaan vähitellen osata ajatella myös tuotesuunnittelua uudella tavalla. Tuotesuunnittelun mahdollisuudet on tämän tekniikan käyttöön ajava voima.
Tekniikan hyödyntäminen on mahdollisuus myös suomalaisille ja suomalaiselle teollisuudelle. 3D-tulostus voi pelastaa myös suomalaisen teollisuuden. Suomelle 3D-tulostustekniikka on suuri mahdollisuus, sillä maassamme on vahva teollinen osaaminen ja hyvä ICT-osaaminen.
An estimation of potential of additive manufacturing can be gathered by considering the potential of laser cutting, which is one of the most widely used modern manufacturing technologies. This technique has been used over 40 years, and whole market around this technology is at the moment c. four billion euros and yearly growth is around 10 %. One factor affecting this success of laser cutting is that laser cutting enables radical improvements to products made of flat sheet. AM and 3D printing will do the same for three dimensional parts. Laser devices, which are at the moment used in 3D printing, are globally at the moment only around 1% of all laser devices used in any fabrication technology, so even with a cautious estimate the potential growth of at least 100 % is coming in next few years.
Role of education is very important, when this kind of modern technology is industrially implemented. When both generation entering to work life and also generation who has been a while in work life understands new technology, its potential and limitations, this is the point when also product design can be rethought Potential of product design is driving force for wide use of additive manufacturing and 3D printing.
Utilization of additive manufacturing and 3D printing is also opportunity for Finland and Finnish industry. This technology can save Finnish manufacturing industry. This technique has stron potential, as Finland has traditionally strong industrial know-how and good ICT knowledge.
Lisäävän valmistuksen todellisesta potentiaalista saa kalpean aavistuksen vertaamalla sitä erääseen edelliseen laajasti läpilyöneeseen moderniin valmistusteknologiaan eli laserleikkaukseen. Laserleikkausta on teollisesti tehty yli 40 vuotta, tällä hetkellä markkina on noin 4 miljardia euroa ja vuotuinen kasvu on vakaasti noin 10 %. Suurelta osin tämä kasvu johtuu siitä, että laserleikkaus mahdollistaa tasokappaleista valmistettuihin osiin radikaaleja parannuksia. 3D-tulostus tulee tekemään saman kolmiulotteisille osille. Tällä hetkellä 3D-tulostimissa käytettävien lasereiden osuus lasermarkkinoista on n. 1 % eli kasvupotentiaali on siis varovaisestikin arvioiden vähintään 100 kertainen nykyiseen verrattuna muutaman seuraavan vuoden aikana.
Opetuksen rooli tällaisen uuden teknologian implementoinnissa on äärettömän tärkeä: kun työelämään tuleva ikäryhmä ja siellä jo oleva sukupolvi on tietoinen tekniikasta, sen mahdollisuuksista ja rajoituksista, aletaan vähitellen osata ajatella myös tuotesuunnittelua uudella tavalla. Tuotesuunnittelun mahdollisuudet on tämän tekniikan käyttöön ajava voima.
Tekniikan hyödyntäminen on mahdollisuus myös suomalaisille ja suomalaiselle teollisuudelle. 3D-tulostus voi pelastaa myös suomalaisen teollisuuden. Suomelle 3D-tulostustekniikka on suuri mahdollisuus, sillä maassamme on vahva teollinen osaaminen ja hyvä ICT-osaaminen.