3D-skannaus ja 3D-tulostus – linja-autoteollisuuden tulevaisuuden työkalut?
Teollisuus elää parhaillaan neljättä vallankumousta, joka muuttaa toimintatapoja monilla aloilla, mukaan lukien linja-autoteollisuudessa. Lisäävä valmistus ja 3D-skannaus tarjoavat kustannustehokkaita ratkaisuja kohti älykkäämpiä järjestelmiä ja tuotannon tehostamista.
Mitä ovat 3D-skannaus ja 3D-tulostus?
3D-skannaus on menetelmä, jolla fyysisestä kappaleesta voidaan luoda digitaalinen 3D-malli. Skannaus perustuu tarkan mittadatan keräämiseen, ja laitteet toimivat esimerkiksi laserin, valon tai kosketusanturien avulla.
3D-skannausdatan pohjalta luotu polygonmalli.
3D-tulostus eli lisäävä valmistus puolestaan tarkoittaa kappaleiden valmistamista kerros kerrokselta suoraan digitaalisesta mallista. Tämä eroaa perinteisistä valmistusmenetelmistä, joissa materiaalia poistetaan halutun muodon saavuttamiseksi. Tulostusmenetelmiä on useita, ja niillä voidaan valmistaa esimerkiksi muovi-, metalli-, keraami- tai jopa biopohjaisia kappaleita.
Teknologioiden vaikutukset linja-autoteollisuuteen
3D-skannerin avulla voidaan luoda nopeasti digitaalinen malli prototyyppikappaleesta. Tämä lyhentää suunnitteluaikaa merkittävästi verrattuna perinteiseen mallintamiseen, jossa suunnittelija rakentaa CAD-mallin manuaalisesti mittausten pohjalta. Skannaus mahdollistaa myös vanhojen osien digitaalisen arkistoinnin, jolloin osat voidaan säilöä digitaalisesti tulevaisuuden tarpeita varten.
3D-tulostus on nopea ja joustava tapa valmistaa prototyyppiosia ja sovittaa niitä ennen massatuotantoon siirtymistä. Se soveltuu erityisesti pienten tuotantosarjojen valmistukseen, kuten varaosatuotantoon tai yksilöityihin kappaleisiin. 3D-tulostimien koon ja edullisuuden ansiosta osia voidaan valmistaa paikallisesti. Tämä johtaa säästöihin toimitus- ja tuotantoajoissa sekä valmistuskustannuksissa.
Valmis 3D-tulostettu kappale tukirakenteineen.
Uusien teknologioiden haasteet
Vaikka 3D-teknologiat tuovat omat etunsa, liittyy niiden käyttöön myös tiettyjä haasteita. Laitteistojen hinnat vaihtelevat suuresti käyttötarkoituksen mukaan. 3D-skannereita ja muovia tulostavia FFF-tulostimia saa alle tuhannella eurolla, mutta erityisemmät laitteet, kuten metallia tulostavat SLS-tulostimet, voivat maksaa kymmeniä tuhansia euroja.
Teknologioiden hyödyntäminen vaatii myös osaavaa henkilöstöä. Uusien laitteiden ja ohjelmistojen käyttö vaatii koulutusta ja vuosien aikana kertyvää kokemusta.
3D-tulostus ei ole myöskään kilpailukykyinen suurten kappale-erien valmistamisessa. Massatuotannossa perinteiset menetelmät kuten ruiskuvalu ja lämpömuovaus ovat selvästi edullisempia. 3D-tulostimien koko asettaa myös rajoituksia osille, joita sillä voidaan valmistaa.
Erityisesti linja-autoteollisuudessa 3D-tulostusmateriaalien paloturvallisuusmerkinnät ovat myös rajoittava tekijä. Linja-autojen sisätiloissa käytetyiltä materiaaleilta vaaditaan tietynlaista palokäyttäytymistä, jonka testaaminen kuuluisi materiaalin valmistajalle. Toistaiseksi palosuojattuja materiaaleja, joista löytyy vaadittavat turvallisuusmerkinnät, löytyy heikosti. Tämä johtuu todennäköisesti siitä, etteivät materiaalien valmistajat pidä linja-autoteollisuutta vielä tarpeeksi suurena asiakkaana eivätkä täten ole hankkineet näitä turvallisuusmerkintöjä materiaaleilleen.
Teknologiat tukevat toisiaan
3D-teknologiat eivät ole korvaamassa perinteisiä valmistusmenetelmiä, vaan tukevat niitä. 3D-skannaus ei poista tarvetta suunnittelijalle, mutta nopeuttaa ja sujuvoittaa mallinnustyötä – aivan kuten CAD-ohjelmat aikoinaan mullistivat piirustustyön. 3D-tulostus ei myöskään ole ratkaisu kaikkeen, vaan sen avulla voidaan tehostaa alku- ja jälkituotantoa.
3D-skannaus ja 3D-tulostus tarjoavat linja-autoteollisuudelle tehokkaita työkaluja suunnittelun ja tuotannon tueksi. Ne mahdollistavat nopeammat kehityssyklit, joustavamman tuotannon ja paremman reagoinnin yksilöllisiin tarpeisiin. Suurimpia hyötyjä saavutetaan, kun teknologioita käytetään rinnakkain perinteisten valmistusmenetelmien kanssa.
3D-tulostettu osa (oikealla) ja lämpömuovattu osa (vasemmalla)
Lähde:
Kivinen, T. 2025. 3D-tulostuksen ja 3D-skannauksen mahdollisuudet ja haasteet linja-autoteollisuuden tuotantoympäristössä – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.