Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

3D-tulostus ammatillisessa koulutuksessa

722 views

Published on

Esitykseen on koottu perustietoa 3D-tulostuksesta ja -mallinnuksesta sekä esimerkkejä käytännön sovelluksista eri koulutusaloilta ja oppilaitoksista.

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

3D-tulostus ammatillisessa koulutuksessa

  1. 1. 3D-tulostus ammatillisessa koulutuksessa 25.11.2015 3D Workshop-seminaari Keuda Asiantuntija Minna Taivassalo InnoOmnia Oppimisratkaisut-tiimi
  2. 2. + Edu3D.fi -hankeen esittely + 3D-mallinnuksen ja -tulostuksen ABC + Vapaasti valittava tutkinnon osa, 10 osp + Toimivia 3D-tulostuksen ympäristöjä koulutuskuntayhtymissä Esityksen sisältö http://tinyurl.com/20153DAM
  3. 3. EDU3D.fi EDU3D.FI / 3D-tulostaminen ammatillisessa koulutuksessa Verkoston koordinaattori Henry Paananen JAO
  4. 4. Ammattiopisto Tavastia Etelä-Savon ammattiopisto Itä-Savon koulutuskuntayhtymä Jyväskylän ammattiopisto Keski-Pohjanmaan ammattiopisto Koulutuskeskus Salpaus Koulutuskeskus Sedu Kouvolan aikuiskoulutuskeskus Lapin ammattiopisto Omnia, Espoon seudun koulutuskuntayhtymä Oulun seudun ammattiopisto Pohjois-Karjalan ammattiopisto Pohjoisen Keski-Suomen ammattiopisto Saimaan ammattiopisto Sampo Sastamalan koulutuskuntayhtymä Satakunnan koulutuskuntayhtymä Vaasan ammattiopisto Vantaan ammattiopisto Varia
  5. 5. 3D-mallinnuksen ja -tulostuksen - ABC Paananen ja Taivassalo 2015
  6. 6. Mitä on 3D-mallinnus ja tulostaminen, mitä se on ja mitä se mahdollistaa? Kirjaa ajatuksiasi padletille http://padlet.com/innoomnia /3Dmallinnusjatulostus Paananen ja Taivassalo 2015
  7. 7. Mitä se on? 3-ulotteinen (3D) tulostaminen on oikeastaan yksi pikavalmistuksen teknologia, jossa materiaalia liitetään toisiinsa kerros kerrokselta muodostaen 3D-datasta reaalimaailman objektin. 3D-malli on yleensä luotu 3D-mallinnusohjelmassa tai 3D- skannerilla. Tätä teknologiaa on käytetty jo kolmen vuosikymmenen ajan ja pikavalmistuksen suurin käyttökohde on ollut prototypoinnissa. Esimerkiksi arkkitehti on voinut 3D-tulostaa rakennuksen tai auton suunnittelussa on voitu tulostaa auton varaosa jatkokehittelyä varten. Viime vuosina avoimen lähdekoodin projekteina startanneet 3D-tulostinprojektit ovat saaneet suosiota myös oppilaitoksissa. Näissä tekniikka on käytetty materiaalia extruusiota (pursotusta, FDM). 3D-tulostuksen vaikutukset tulevaisuuden ennusteiden mukaan ovat suuret; 3D-tulostaminen tulee mullistamaan liiketoimintamalleja ja tuomaan valmistusta halpatuotantomaista takaisin lähemmäksi kuluttajia (Rayna & Striukova, 2015; FIRPA, 2014; Lehtinen 2014) Lähteet: Rayna, T. Striukova, L. 2015. From rapid prototyping to home fabrication: How 3D printing is changing business model innovation. University College London. Technological Forecasting & Social Change (2015) TFS-18290., Lehtinen, K. 2014. Fabrication additive ou Impression 3D Aperçus sur une variation terminographique. Materiaalia lisäävä valmistus vai 3D tulostus. Muuttuva termistö. Turun yliopisto., Finnish Rapid Prototyping Association (FIRPA), 2014. Viitattu 25.9.2015 Saatavilla www-muodossa http://www.firpa.fi/html/sanasto_html.html
  8. 8. Mitä? - 3D-tulostuksessa on kysymys valmistamisesta, jossa periaatteena kerros, kerrokselta valmistaminen - Materiaalia lisäävä valmistusteknologia (tunnetaan termeillä additive manufacturing/3D Printing) - Firpa (Suomen pikavalmistusyhdistys) suosittelee virallisesti käytettäväksi esim. tutkimuksissa termiä materiaalia lisäävä valmistusteknologia (muutoin 3D- tulostus) Paananen ja Taivassalo 2015
  9. 9. 3D-tulostaminen ja oppiminen Kostakis, Niaros ja Giotitsas (2015) tutkivat kahta toisen asteen oppilaitosta kolmen kuukauden 3D-tulostusopintojakson ajan. Tutkijat kehittivät oman opetusskenaarion, joka pohjautui Papertin jatkojalostamaan oppimisteoriaan, konstruktionismiin. (Papert, 1993, 1997) Opiskelijat suunnittelivat ja toteuttivat sokeille jonkin 3D-tulostetun objektin. Opiskeluprosessi jaettiin neljään osaan: 1. Teorian opiskeluun ja demonstraatioon 2. Tuotteen suunnittelu ja mallintaminen 3D-mallinnusohjelmalla 3. Tuotteen tulostaminen 4. Opitun reflektointi kirjoittamalla ja keskustelemalla Johtopäätöksissä todetaan, että opiskelijat innostuivat opiskelusta enemmän kuin perinteisellä tavalla opetettaessa ja käyttivät myös omaa vapaa-aikaansa projektien parissa. Puolet opiskelijoista ei ollut kuullutkaan aiemmin 3D-tulostamisesta ja heidän ajatusmaailmansa laajeni uuden valmistusmenetelmän myötä. Haasteena projektissa olivat opiskelijoiden eritasoiset tekniset valmiudet, mutta projektityö koettiin kuitenkin motivoivammaksi tavaksi opiskella. (Kostakis ym, 2015) Lähde: Kostakis. Niaros. Giotitsas. (2015) Open Source 3D printing as a means of learning: An educational experiment in two high schoold in Greece. Tallinn University of Technology. Telematics and Informatics 32 (2015) 118-128., Papert, S. 1993. The children’s machine: Rethinking schoold in the age of computer. Basic Books, New York., Papert, S. 1997. Why school reform is impossible. J. Learn. Sci. 6 (4) 417-427.
  10. 10. Näkökulmia 3D-tulostuksen opetukseen ja koulutukseen Heidi Piili, Lappeenrannan teknillinen yliopisto http://www.doria.fi/handle/10024/116094 “Opetuksen rooli tällaisen uuden teknologian implementoinnissa on äärettömän tärkeä, sillä lisäävä valmistus tarjoaa suuren määrän mahdollisuuksia suunnitella uusia tuotteita, tuotantotapoja ja liiketoimintamalleja. 3D-tulostuksen opetuksen suunnittelu ja laatiminen on hyvin haastavaa, sillä ala kehittyy nopeasti eteenpäin. Kirjallisuutta on niukasti tarjolla ja julkaisut vanhenevat hyvin nopeasti. 3D-tulostuksen opetus vaatiikin opettajalta paitsi sirpaleisen tiedon keräämistä useista eri lähteistä, myös jatkuvasti alan seuraamista sekä myös opetusmateriaalin säännöllistä uusimista. “
  11. 11. 3D-tulostustekniikoita Useita tekniikoita ja niissä voidaan käyttötarkoitus huomioiden käyttää monia eri materiaaleja. Nesteestä kovettavat Kovettaa esim UV-valolla http://www.wired.co.uk/magazine/archive/2015/09/start/uv-3d-printer-disrupting-3d-printing Sulasta jähmettävät (pursotus, extruusio) FDM-tekniikka eli pursotustekniikka (Fused Deposition Method) on yleisimmin käytetty ja tunnetuin. Tulostusmateriaaleja ovat esim. PLA- tai ABS-lanka tai erilaiset sekoitukset FDM-menetelmä perustuu termoplastisen raaka-aineen, kuten muovin tai vahan pursottamiseen ohuena nauhana kerroksittain työtasolle. Laitteen tulostuspää sulattaa käytettävän materiaalin ja ohjaa sen oikeaan kohtaan. Pulverista sintraavat Lasersintrauksessa 3D-tulostuksen menetelmänä käytetään SLS, DMLS, -tekniikkaa (selective laser sintering) eli lasersintrausta. Materiaaleina käytetään sekä metalleja että muoveja. Laitevalmistajia ovat esim. EOS, 3DSystems, Solidconcept Levystä leikkaavat Mcorin 3D-tulostimen materiaalina on paperi ja tulostimen erikoisuutena on täysväritulosteet. Ks. linkki https://www.youtube.com/watch?v=bnn-ACoMw4w Lähde J. Lohilahi
  12. 12. Erilaisia tulostusmateriaaleja - PLA ja ABS sekä muut muovit - nailonsekoitteet - puusekoitteet - metallit - kipsi (myös värit) - betoni, sokeri jne Paananen ja Taivassalo 2015
  13. 13. Kuva Kuisma Peura Kpedu
  14. 14. Käyttökohteita - Mallikappaleet/prototyypit - Komponenttien valmistus - lopputuotteisiin - 3D-design –tuotteet (tuotteet, joita ei ole ennen voitu valmistaa) Paananen ja Taivassalo 2015
  15. 15. Missä hyödynnettävissä HS.fin artikkeleita http://www.hs.fi/aihe/3dtulostus/
  16. 16. Tärkeää erottaa toisistaan Paananen ja Taivassalo 2015
  17. 17. 3D-tulostuksen vaiheet 3D-mallintaminen 3D-skannaus 3D-tulostaminen Jälkikäsittely Paananen ja Taivassalo 2015
  18. 18. Taivassalo 2014
  19. 19. 3D-mallinnus- ja tulostuspiste https://www.thinglink.com/scene/703508423563542530 Taivassalo 2015
  20. 20. Valmiita malleja mallikirjastoista Thingiverse https://www.thingi verse.com/ Grabcad https://grabcad.co m/library Näin lataan mallin mallikirjastosta https://www.youtube.com/w atch?v=u175XTgcv9U&inde x=5&list=PLawaxnFUcU3J H0lPxESsr75DuitJ6H36L Paananen ja Taivassalo 2015
  21. 21. A Alkeet - Mallintamisen idea haltuun. Maksuton TinkerCad (pc-versio) https://www.tinkercad.com/ , jossa valmiita muotoja, joita voi muokata. 123D Design (iPad-versio) Sculptris Ennen kappaleen tulostusta tarkista kappale C-ryhmän ohjelmistoilla. Paananen ja Taivassalo 2015 3D-mallinnusohjelmistoja B Uuden oman mallin luominen esim. avaimenperä. Maksuton TinkerCad pc-versio https://www.tinkercad.com/ Ennen kappaleen tulostusta tarkista kappale C- ryhmän ohjelmistoilla. Blender https://www.blender.org/ Ilmaisohjelmistoista ehkä eniten käytetyin ja monipuolisin Autodesk Inventor http://www.autodesk.fi/ Dino http://www.dino3d.org/intro.php Sketchup Make http://www.sketchup.com/ (myös maksullinen)
  22. 22. 3D-mallinnusohjelmistoja Maksulliset Spaceclaim http://www.spaceclaim.com/en/default.aspx http://www.3d- tulostus.fi/spaceclaim SketchUp Pro http://www.sketchup.com/ http://www.3d-tulostus.fi/sketchup Solidworkshttp://www.aipworks.fi/solidworks_standard_professional_premium?gcli d=CJWoh6Hh3McCFcr2cgodxaYB7Q Rhinoceros http://www.an-cadsolutions.fi/tuote-osasto/3d-mallinnus/rhino-ja- sovellukset/?gclid=CI3_0evg3McCFYsLcwodxOoAIA ZBrush http://pixologic.com/zbrush/features/overview/ (Taiteelliselle puolelle soveltuvalta, muotojen muotoilu) Autodesk 3DS Max http://www.autodesk.fi/products/3ds-max/overview Paananen ja Taivassalo 2015
  23. 23. C Mallien muokkaus- ja tarkistusohjelmat sekä tiedoston muuttaminen tulostettavaan muotoon Maksuton Netfabb, myös maksullinen Netfabb Pro-versio (obj-tiedosto -> stl-muotoon) Meshlab toimii pc:llä maksuton http://meshlab.sourceforge.net/ Meshmixer http://www.meshmixer.com/ stl-tiedostojen muokkaamiseen ja tukirakenteiden muodostamiseen Maksullinen www.spaceclaim.com http://www.3d-tulostus.fi/spaceclaim Konepuolelle hyvä, jos on paljon asiakastöitä - paras softa tiedostojen muokkaamiseen, jos se on jonkun muun tekemä, muuttaa 2D-piirustukset 3D-malliksi Descartes http://www.heise.de/download/descartes3d-1113768.html Soveltuu hyvin ammattimaiseen kappaleiden tarkistamiseen ja korjaukseen. D Skannaamalla kappale Esim. 123D catch http://www.123dapp.com/catch (Kappaleesta otetuista kuvista muodostetaan 3D-malli, ladattavissa Android- ja IOS-puhelimiin), voidaan ladata tiedosto pc:lle. Opetuskäytössä ilmainen. Paananen ja Taivassalo 2015
  24. 24. 3D-skannaus • 3D-skanneri on ”kolmiulotteisen kuvan tuottava digikamera” • Lähettää valoa tai säteilyä kohti skannattavaa kappaletta ja havaitsee sen takaisin heijastuman • Tallentaa tiedon pistepilvenä, joka vastaa skannatun kappaleen pinnanmuotoja 28.9.2015 ©Eetu Siitonen, ProSolve 2015
  25. 25. 3D-Skannerit • Laserskannerit • Strukturoidun valon skannerit • Optisen kolmiomittauksen skannerit ©Eetu Siitonen, ProSolve 2015
  26. 26. Mitä voidaan skannata? • Käytännössä mitä vaan! • Kappaleen koko ei ole este, jokaiseen tarkoitukseen löytyy oma skanneri • Skannerien tarkkuudet 0,01mm-2mm • Haastavia skannattavia – Heijastava, kirkkaat, läpinäkyvät ja huokoiset pinnat – Mustat pinnat ©Eetu Siitonen, ProSolve 2015 28.9.2015 ©Eetu Siitonen, ProSolve 2015
  27. 27. Mihin käytetään? 28.9.2015 • Reverse engineering (”kopiointi”) • Suunnitteluympäristön digitointi – Kappaleet – Tuotantotilat – Maasto • Mittojen/työvarojen varmistus ©Eetu Siitonen, ProSolve 2015
  28. 28. 1. Skannattavan kohteen valmistelu 2. 3D-skannaus 3. Jälkikäsittely i. Skannauksien rekisteröinti ii. Skannausdatan filtteröinti iii. Skannattu data on pistepilvenä tai MESH-tiedostona 4. Skannatun mallin jatkojalostus • Mittaukset • Mallinnus • Tulostus 3D-Skannaus 28.9.2015 ©Eetu Siitonen, ProSolve 2015
  29. 29. Jälkikäsittely
  30. 30. 3D-tulostus on helppoa kun sen osaa - oikeat asetukset - kappaleen kiinnittäminen tulostusalustaan /liima-aine - kappaleen tulostusasento, tukiaine - lämpötilat kohdalleen - langan paksuus vs. koneen asetukset - kappaleen oikea koko - tulostusalusta oikealle korkeudelle Paananen ja Taivassalo 2015
  31. 31. Jälkikäsittelyä XTC-aine sivellään 3D- tulostetun kappaleen pintaan
  32. 32. Katso video 3D- tulosteen jälkikäsittely https://www.youtube. com/watch?v=0Ltymf tuiUo
  33. 33. Luonnonvara-ala/hevosala “Skannuksella ja 3D-mallinnuksella ja -tulostuksella uusia mahdollisuuksia hevosen kengittämiseen. Hevosten kengät muokataan yksilöllisesti hevosen jokaiseen jalkaan. 3D-mallinnus- ja tulostus voisi tuoda takomiseen verrattuna etua täydellisessä sopivuudessa ja mahdollisuuksia myös keveiden materiaalien, kuten muovien käyttöön. Toistaiseksi tällaisia kokeiluja ei ole tietääkseni Suomessa tehty, mutta ulkomailla, ainakin Australiassa on.” Lähde Irina Keinänen Hevosopisto
  34. 34. Sosiaali- ja terveysala Suurin potentiaali monialaisessa yhteistyössä sekä lääketieteessä, jossa sovelluskohteista: 1. Lääketieteelliset mallinnukset leikkauksia varten 2. Potilaaseen asetettavat implantit, esim. Kallolevyt, silmänpohja -> räätälöinti 3. Työkalut ja instrumentit esim. leukapihdit 4. Proteesit ja tuet potilaan ulkopuolella 5. Kudosten printtaus, Esim. kokemuksia sian verkkokalvon tulos- tuksesta 6. Syömmekö jatkossa 3D -tulostettuja personoituja pillereitä, joihin on puristettu juuri meidän tarvitsemamme lääkeaineet? Kuva www.robohand.net Paananen ja Taivassalo 2015
  35. 35. Marata-ala Tampereelle avataan ensi viikolla Pohjoismaiden ensimmäinen 3D- tulostuskahvila. Muovitulostinten lisäksi kahvila aikoo hankkia sokeritulostimen. http://tampere.lecool.com/event/3d-crush-cafe/ Maailmalla kakun päällyskoristeluita tehdään sokeritulostimella tulostaen Lähde: 3D Crush Café Paananen ja Taivassalo 2015
  36. 36. Marata
  37. 37. Yrittäjyys/liiketalous Yrittäjyyden opinnoissa kynttilöitä ja saippuoita valmistavat yritykset ovat tulostaneet itselleen omat muotit joiden avulla ovat valmistaneet tuotteita. Värilliset kipsitulosteet/patsaat
  38. 38. Yrittäjyys/liiketalous
  39. 39. Tieto- ja tietoliikennetekniikka - oman 3D-tulostimen tulostaminen ja valmistelu käyttökuntoon - RC-autoja ja 3D-tulostimien tulostusta opiskelijatyönä tai http://bit.ly/1OYAmXi Lisätietoja Olli Haikarainen Ammattiopisto Varia ja http://www.elwis.fi/ Kuva Olli Haikarainen http://www.elwis.fi/
  40. 40. Tietojenkäsittely sekä tieto- ja tietoliikennetekniikka - Opiskelijoiden digituki ja yhteistyö kirjaston työpajojen kanssa esim. Kouvolan Aikuiskoulutuskeskus Mobiiliklikkapavelu ja kirjaston Mediamajan 3Dklinikka - Taskulamppu-case Kpedu Kuva Kuisma Peura Kpedu
  41. 41. Rakennusala ja talotekniikka sekä kone- ja metalli - kiinnikkeet, koukut, muotit - 3-ulotteiset piirustukset - laitteiden varaosat - koneistojen sovitusosat - valtava aika säästö, voidaan testata sopivuutta ennen varsinaista kappaleen valmistusta Metallituotteiden tulostus http://bit.ly/1VEb7xT Toni Järvitalo 3D Formtech Oy Talojen tulostus: Automated Construction: Behrokh Khoshnevis https://www.youtube.com/watch?v=JdbJP8Gxqog
  42. 42. - Napit - Body-skannaus Vaatetus Kuvat Kuisma Peura KPEDU
  43. 43. 3D-tulostuksen käyttöönotto on laaja, koko yrityksen liiketoimintaa koskeva päätös. Menetelmällä voi toteuttaa ennen kokonaan mahdottomiksi luultuja tuoteominaisuuksia. Samalla tuotannon voi hajauttaa lähelle asiakkaita sekä toteuttaa asiakaskohtaiset nopeat toimitukset ja kestävän kehityksen kannalta aidosti nykyistä parempia ratkaisuja. Tärkein 3d-tulostusalan trendi on komponenttien valmistus lopputuotteisiin. Esimerkiksi Boeing on julkaissut suunnitelman pudottaa lentomoottorin paino alle puoleen soveltamalla tuotannossa 3d-tulostusta. Jo nyt uusimmissa lentokoneissa on komponentteja, joiden ainoa mahdollinen tuotantomenetelmä on 3d-tulostus. Suora lainaus: Jukka Tuomi 18.2.2013 Tekniikan lisensiaatti, tutkimuspäällikkö, Aalto-yliopisto & puheenjohtaja, Suomen pikavalmistusyhdistys (Firpa)
  44. 44. Lue koko artikkeli linkistä http://www.ilonait.fi/web/2015/07/12/3d-tulostus-oppilaitos- yhteistyo/ 3D-tulostuksesta uusia yhteistyömalleja oppilaitoksille?
  45. 45. Verkostoja ja yhteisöjä sekä linkkejä EDU3D.fi - 3D-tulostus ammatillisessa koulutuksessa https://www.facebook.com/groups/edu3dfi/ 3D-tulostaminen https://www.facebook.com/groups/391947880926791/ Pursotin klubi https://www.facebook.com/groups/pursotinklubi/ Verkkosivusto www.edu3d.fi Leaders Of The 3D Printing Revolution https://www.youtube.com/watch?v=IS4Xw8f9LCc Make Your Own Products with 3D Printing https://www.youtube.com/watch?v=D3OfjYlXUCU Talojen tulostus: Automated Construction: Behrokh Khoshnevis https://www.youtube.com/watch?v=JdbJP8Gxqog
  46. 46. Vapaasti valittava tutkinnon osa, 10 osp Vapaasti valittavan tutkinnon osan ammattitaitovaatimukset, tavoitteet ja arviointikriteerit Materiaalia lisäävän valmistusmenetelmän perusosaaminen (3D-mallinnus- ja -tulostusperusosaaminen) // 10 osp https://docs.google.com/document/d/1m1izEQls_Nyz1wBGavdgN0UIAGS7Y6a01 nmCUJba2iU/edit?usp=sharing
  47. 47. Materiaalia lisäävän valmistusmenetelmän perusosaaminen (3D-mallinnus- ja tulostusperusosaaminen) // 10 osp Ammattitaitovaatimukset Opiskelija tai tutkinnon suorittaja osaa: o toimia työturvallisuusohjeiden mukaisesti o suunnitella omalle alalle soveltuvia tuotteita o hyödyntää käyttökohteeseen soveltuvia 3D-mallinnusmenetelmiä o hyödyntää käyttökohteeseen soveltuvia 3D-tulostusmenetelmiä (materiaalia lisäävä valmistus) o valita oikean tulostusmateriaalin o asettaa 3D-tulostimen käyttökuntoon ja tulostaa kappaleen 3D-tulostimella o arvioida tuotteen laadun ja vastaavuuden asiakkaan tarpeisiin o viimeistellä tuotteen materiaalin ja käyttökohteen mukaisesti o huoltaa 3D-tulostinta ja ratkaista ongelmatilanteita o lajitella ja kierrättää hukkamateriaalin sekä ylläpitää siisteyttä ja järjestystä
  48. 48. Toimivia 3D-tulostuksen ympäristöjä koulutuskuntayhtymissä Jani Peltola ja Timo Töyrylä Aikuiskoulutuskeskus Kouvola 3D-mallinnuksen ja -tulostuksen toimivia oppilaitoskäytäntöjä sekä caset: autoala ja rakennusala sekä motivoituneet NAO-datanomit Mediamaja/Kouvolan kirjastot https://omnia.adobeconnect.com/_a1093446825/p8u0v690xw4/ Lapin ammattiopisto ja AMK Rovaniemi Lisätietoja Heidi Hoikkala ja Tarmo Aittaniemi Puuosasto / skannaustekniikka ja mallin jälkikäsittely 3D-tulostusympäristö Vahva yritysyhteistyö, prototyypit 3D-skannattuja ympäristöjä - Kemijoki Oy:lle toteutettu reaaliaikasimulaatio Kairalan kylästä
  49. 49. Kuvat Rovaniemi Minna Taivassalo 2015
  50. 50. 3D-mallinnus- ja tulostuspisteet Omniassa https://www.thinglink.com/scene/703508423563542530 Taivassalo 2015 Mitä tehty? https://youtu.be/jBbKa__AY64
  51. 51. Koulutuskeskus Salpaus Edu3D-osaprojekti Case suunnitteluassistentit https://drive.google.com/file/d/0B-DI-jnRWkyqM XVwUE82bHFQVUU/view?usp=sharing

×