AM = Additive Manufacturing eli lisäävä valmistus.
Hankkeen päätavoitteena oli suunnitella ja pilotoida yritysten ja niiden henkilöstön osaamistasoa nostava koulutuskonsepti, jonka avulla tehostetaan AM-teknologioiden ja 3D-tulostamisen hyödyntämistä teollisuustuotannossa, pienennetään Covid-pandemian aiheuttamia taloudellisia vaikutuksia ja kompensoidaan teollisuuden muutostarvetta.
AM-teknologioiden tehokas hyödyntäminen vaatii monenlaista uudentyyppistä osaamista, jonka kartuttamiseen hankkeessa pyrittiin vastamaan nopeavaikutteisella kohdennetulla koulutuksella. Hankkeen kohderyhmänä olivat ensisijaisesti kaikki pk-teollisuusyrityksissä tuotteiden suunnittelun, tuotekehityksen, valmistuksen ja logistiikan kanssa tekemisissä olevat sekä työelämästä mahdollisesti oman koulutuksen tai tietotaidon vanhennuttua putoamisvaarassa olevat.
Tavoitteena oli hankkia myös uutta osaamista ainetta lisäävästä valmistusteknologiasta koko tuotantoketjun laajuudelta potentiaalisten tuotekehityskohteiden tunnistamisesta ja suunnittelusta valmistukseen ja viimeistelyvaiheisiin saakka. Hankkeessa kehitetyn koulutuskonseptin ja oppimisalustan avulla jo valmiit alansa ammattilaiset voivat viedä uutta osaamista työpaikoilleen ja olla mukana kehittämässä yrityksen toimintatapoja ketterästi toimintaympäristön muuttuvissa tilanteissa.
Koulutuskonseptin kehittäminen
Koulutuskonseptin sisällön suunnittelu ja hankkeen markkinointi käynnistettiin alkuvuodesta 2022. Hankkeelle tehtiin mainosmateriaalia ja hanketta esiteltiin mm. messuilla ja webinaareissa, joissa aiheena oli lisäävä valmistus. Somekanavia ja VAMK:n nettisivuja käytettiin markkinoinnin tukena. Kohderyhmään kuuluvia yrityksiä kontaktoitiin ja tiedusteltiin heidän halukkuuttaan osallistua koulutuskonseptin suunnittelu- ja/tai toteutusvaiheeseen sekä mahdollisia toiveitaan koulutuksen sisällön suhteen.
Koulutukselle luotiin alustava runko ja benchmarkattiin muutamien oppimisalustojen soveltuvuutta tähän tarkoitukseen. Perusajatuksena oli kehittää sopivan laajuiset ja sisältöiset koulutusmoduulit, joita yritykset voivat hyödyntää omien tarpeidensa pohjalta. Koulutusmuotoina käytettiin joustavasti lähiopetusta, etäopetusta, verkko-opiskelua, harjoitustehtäviä ja itseopiskelua.
Koulutusmateriaalin tuottaminen
Koulutusmateriaalia valmisteltaessa alan uusinta tietoa haettiin eri lähteistä ja perehdyttiin alan tuoreimpiin teoksiin mm. viimeisimpään Wohlers Report:iin (3D Printing and Additive Manufacturing State of the Industry Report).
Virtausdynamiikkaan (CFD) liittyvä workshop toteutettiin keväällä 2023 yhteistyössä Ulmin Teknisen Korkeakoulun (Technische Hochschule Ulm) kanssa. Sen avulla lisättiin opettajien tietämystä ja osaamista aiheesta, jotta koulutuksen sisältö olisi mahdollisimman ajanmukaista.
VAMK:n käytössä olevan cad-ohjelmiston uusin versio tuo paljon uusia ominaisuuksia lisäävään valmistukseen (AM) liittyen. Harmittavasti uusinta versiota ei kuitenkaan saatu tämän koulutuksen aikana käyttöön ohjelmistotoimittajasta riippuvista syistä johtuen. Tämä oli hienoinen pettymys, koska olisimme halunneet tarjota koulutukseen osallistujille uusinta uutta myös tällä osa-alueella. Edellisen paikkaamiseksi hankimmekin Oulun yliopistolta erittäin kattavan ja monipuolisen verkko-opiskelumateriaalin täydentämään koulutukseen osallistuvien tietopohjaa 3D-tulostuksen ulottuvuuksista.
Koulutuskonseptin ja oppimisalustan pilotointi
Koulutuskonseptin pilotointi käynnistettiin huhtikuussa 2023 järjestämällä yrityksille hankkeen ja koulutuksen infotilaisuus, johon osallistui henkilöitä 18:sta eri yrityksestä, osa paikan päällä ja osa etänä.
Koulutuksen luennot aloitettiin toukokuussa 2023 ja ne toteutettiin pääsääntöisesti kahtena päivänä viikossa, tiistai ja perjantai iltapäivisin ja iltaisin, lähi- ja etäluentoina sekä aiheisiin liittyvien tehtävien avulla.
Oppimisalusta rakennettiin Moodle-ympäristöön, jonka visuaalisuutta ja kolmiulotteisuutta parannettiin mm. ThingLink -lisäosalla. Osasta luentoja tehtiin myös tallenteet, jotka helpottivat käsiteltyjen aiheiden itsenäistä opiskelua.
Koulutuksen teemat
Koulutuksen alkupuoliskon sisältö jaettiin kahteen aihepiiriin: 3D-tulostamisen perusteet ja 3D-mallintamisen perusteet. 3D-tulostamisen luennoilla käsiteltiin mm. seuraavia aiheita: tulostamiseen liittyvät termit, käsitteet ja standardit, tulostamisen hyvät ja huonot puolet yleisesti, erilaiset tulostusteknologiat ja materiaalit, käytännön esimerkkejä tulosteista, tulostuksen hiilineutraaliusvaikutukset ja kustannuskehitys.
3D-mallintamisen luennoilla käsiteltiin mm. seuraavia aiheita: erilaiset cad-suunnitteluohjelmistot (erityisesti Siemens NX), suunnitteluun ja mallintamiseen liittyvät käsitteet ja termit, luonnostelu, mallinnustekniikat ja tulostettavien osien suunnitteluohjeet (DfAM = Design for Additive Manufacturing).
Kesän ajaksi osallistujille annettiin harjoitustehtäviä sekä projektityö, jonka aiheena oli etsiä omasta työ-, koti- tai harrasteympäristöstä 3D-tulostettavaksi sopiva tai sellaiseksi suunniteltava esine, jonka avulla pääsee soveltamaan koulutuksessa opittuja tietoja ja taitoja käytännössä.
Palautteen kerääminen osallistujilta
Kevään ja alkukesän 2023 luentojen päätteeksi osallistujia pyydettiin vastaamaan kyselyyn, jolla kartoitettiin heidän toiveitaan koulutuksen loppupuoliskolla käsiteltävistä aiheista.
Kyselyn perusteella tärkeimmäksi aiheiksi nousivat: 3D-tulostimien käyttö ja huolto, topologian optimointi ja fem-lujuussimulointi, slicer-ohjelmistojen käyttö, teollinen muotoilu sekä 3D-skannaus. Näiden aihepiirien sisällön suunnittelu ja koulutusmateriaalien valmistelu aloitettiin samantien ja ne muodostivat syksyn 2023 luentojen rungon.
Koulutusmoduulien suunnitteluun saatiin hyviä kannanottoja myös ohjausryhmän yrityksiltä. Heidän kanssaan kartoitettiin sopivia ulkopuolisia luennoitsijoita ja asiantuntijoita, joilta löytyy tiettyä erityisosaamista vaativista digitaalisen valmistuksen osa-alueista, kuten topologian optimointi, 3D-tulostuksen optimointi ja 3D-skannaus.
Asiantuntijoilta syventävää näkemystä
Elokuussa 2023 palattiin kertaamaan kevään aiheita ja luennot jatkuivat joulukuun alkupuoliskolle asti. Ulkopuolisia asiantuntijoita käytettiin apuna seuraavissa vaativissa digitaalisen valmistuksen osa-alueissa: topologian optimointi – Cyient Oy, teollinen muotoilu – Muotoilukeskus Muova, lattice rakenteet ja tulostusprosessin optimointi – Amexci Oy, 3D-skannauksen perusteet – Tamspark Oy.
Lisäksi järjestettiin yritysvierailu Wärtsilän AM-Campukselle, jossa saatiin mielenkiintoinen ja kattava esitys siitä, miten globaali iso yritys käyttää 3D-tulostusta hyväksi tuote- ja tuotannonkehityksessään.
Koulutuksen esittely päätösseminaarissa
Hankkeen päätösseminaari järjestettiin joulukuussa 2023. Seminaarissa esiteltiin pilotoidun koulutuksen sisältö ja sen jälkeen vuorossa oli neljä esitystä Suomen 3D-tulostuksen huipulta. Esitysten aiheet olivat: Ison paineastian suunnittelu, tulostus ja testaus – Andritz Oy, 3D-tulostimen suunnittelu ja valmistus – Mehta Heino Industries Oy, OT ja Smart Fusion tulostuksen optimoinnissa ja laadunvarmistuksessa – Amexci Oy, 3D-tulosteiden materiaalitestaus ja verkko-opiskelumateriaalin esittely – Oulun yliopisto.
Vaativia tulostuskokeiluja
Hankkeessa toteutettiin demonstraatiomielessä muutamia vaativia 3D-tulostuskokeiluja, kuten titaaniset rumpukapulat ja öljynlauhdutin sisäisellä kennorakenteella sekä topologiaoptimoitu olkatappi. Kaikki 3D-tulosteet ovat Vaasan ammattikorkeakoulun hallinnassa ja niitä hyödynnetään jatkossa TKI- ja opetustoiminnassa.
Hankkeen hyötyjen arviointi
Hankkeen hyötyjä analysoitiin päätöseminaarin jälkeen pyytämällä osallistujia vastaamaan kyselyyn, jolla kartoitettiin heidän kokemuksiaan koulutuksen onnistumisesta, minkä verran uusia asioita he ovat oppineet ja kuinka he aikovat viedä oppimaansa käytäntöön. Kyselyssä oli 10 kysymystä koulutuksen aihepiireistä, joihin vastattiin asteikolla 0 – 5 sen mukaan, kuinka höydylliseksi aiheen itselleen koki.
Vastausten keskiarvo oli 3,9, mikä indikoi sitä, että kaikki aihepiirit koettiin vähintään “jonkin verran hyödyllisiksi”. Korkeimman arvion sai aihepiiri “tulostettavan kappaleen suunnittelusäännöt” – 4,6 ja matalimman arvion “3D-skannauksen perusteet ja datan käsittely” – 3,3.
Toiset 10 kysymystä koskivat sitä, miten hyvin koulutus vastasi osallistujien yritysten tarpeisiin ja miten yritykset aikovat 3D-tulostusta jatkossa hyödyntää. Vastausten perusteella hanke on lisännyt 3D-tulostuksen tietämystä ja osaamista yrityksissä ja ne tulevat käyttämään 3D-tulostusta liiketoiminnassaan soveltuvin osin, osa oli jo hankkinut tai aikeissa hankkia oman 3D-tulostimen. Vapaat kommentit osallistujilta olivat positiivisia ja sisälsivät hyviä kehitysehdotuksia. Kokonaisuus sai osallistujilta arvosanan 4.
Ohjausryhmän yritysedustajien mukaan hankkeen toteutus onnistui oikein hyvin ja vastasi hyvin elinkeinoelämän tarpeisiin. Samanlaista yhteistyötä toivotaan edelleen jatkossa uusien vastaavien hankkeiden myötä.
Hankkeen tulokset käyttöön
Hankkeessa pilotoitua koulutuskonseptia ja oppimisalustaa tullaan kehittämään osallistujilta kerätyn palautteen pohjalta ja sitä tarjotaan jatkossa osana VAMKin yrityksille suunnattua koulutustarjontaa. Sen osista voidaan muotoilla erillinen suuntaus AM-teknologioihin tai integroida soveltuvimmat osat muihin opintosuuntauksiin. Koulutus-konsepti toimii myös pohjana mahdollisesti lähitulevaisuudessa toteutettavassa AM-teknologioihin keskittyvässä YAMK-tason koulutuksessa.
Koulutuskonseptin avulla voidaan siis vahvistaa yritysten kykyä ja osaamista nykyaikaisten digitaalitekniikoiden hallinnassa, mikä johtaa yritysten osaamislähtöiseen uudistumiseen sekä yritysten työntekijöiden elinikäisen oppimisen tukemiseen avoimen asiantuntijuuden ja yhteisöllisyyden menetelmiä hyödyntäen. Jatkuva oppiminen on erittäin tärkeää nopeasti kehittyvässä teknologiaympäristössä yritysten kilpailukyvyn säilyttämiseksi. Ilman ajantasaista koulutusta yritykset eivät pysty hyödyntämään tekniikan viimeisimpiä kehityssuuntia.
Lopuksi
Hanke toteutui suunnitelman mukaisesti ja saavutettiin melko hyvin se kohderyhmä, jota tavoiteltiinkin. Kymmenistä kontaktoiduista yrityksistä useampikin olisi toki voinut osallistua hankkeen toimenpiteisiin, mutta hyvä näinkin.
Hanke kartutti AM-teknologioiden 3D-suunnittelu ja -tulostusosaamista monella tavalla ja tasolla:
- Tulostusmateriaalit ja materiaalistandardit
- Tulostusteknologiat, -menetelmät ja laitteet
- 3D-suunnittelu ja simulointi, ohjelmistojen am-ominaisuudet
- 3D-tulostettavien kappaleiden suunnittelusäännöt ja -menetelmät
- Topologian optimointi, tukirakenteiden minimointi
- Tulostusprosessin asettamat vaatimukset konstruktiolle ja tulostusasennolle
- Materiaalin valinta käyttötarkoituksen ja ominaisuuksien mukaan
- Tulostettujen kappaleiden testaus ja analysointi
- 3D-skannuksen perusteet ja datan käsittely
Linkki DigiCampukseen Oulun yliopistolta hankitun aineiston sivuille. Kirjaudu sisään vierailijana, ”access as guest” ja käytä tarvittaessa tunnussanaa: Metalli3D_VAMK.
