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

1. 3D-tulostus ammatillisessa koulutuksessa
25.11.2015 3D Workshop-seminaari Keuda
Asiantuntija Minna Taivassalo
InnoOmnia Oppimisratkaisut-tiimi

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. EDU3D.fi
EDU3D.FI / 3D-tulostaminen ammatillisessa koulutuksessa
Verkoston koordinaattori Henry Paananen JAO

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. 3D-mallinnuksen ja -tulostuksen - ABC
Paananen ja Taivassalo 2015

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. 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. 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. 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. 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. 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. Erilaisia tulostusmateriaaleja
- PLA ja ABS sekä muut muovit
- nailonsekoitteet
- puusekoitteet
- metallit
- kipsi (myös värit)
- betoni, sokeri jne
Paananen ja Taivassalo 2015

13. Kuva Kuisma Peura Kpedu

14. Käyttökohteita
- Mallikappaleet/prototyypit
- Komponenttien valmistus
- lopputuotteisiin
- 3D-design –tuotteet (tuotteet, joita ei ole
ennen voitu valmistaa)
Paananen ja Taivassalo 2015

15. Missä hyödynnettävissä HS.fin artikkeleita
http://www.hs.fi/aihe/3dtulostus/

16. Tärkeää erottaa toisistaan
Paananen ja Taivassalo 2015

18. 3D-tulostuksen vaiheet
3D-mallintaminen
3D-skannaus
3D-tulostaminen Jälkikäsittely
Paananen ja Taivassalo 2015

19. Taivassalo 2014

20. 3D-mallinnus- ja tulostuspiste
https://www.thinglink.com/scene/703508423563542530
Taivassalo 2015

22. 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

23. 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)

24. 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

25. 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

26. 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

27. 3D-Skannerit
• Laserskannerit
• Strukturoidun valon skannerit
• Optisen kolmiomittauksen
skannerit
©Eetu Siitonen, ProSolve 2015

28. 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

29. Mihin käytetään?
28.9.2015
• Reverse engineering (”kopiointi”)
• Suunnitteluympäristön digitointi
– Kappaleet
– Tuotantotilat
– Maasto
• Mittojen/työvarojen
varmistus
©Eetu Siitonen, ProSolve 2015

30. 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

31. Jälkikäsittely

33. 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

34. Jälkikäsittelyä
XTC-aine sivellään 3D-
tulostetun kappaleen pintaan

35. Katso video 3D-
tulosteen
jälkikäsittely
https://www.youtube.
com/watch?v=0Ltymf
tuiUo

36. 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

37. 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

38. 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

39. Marata

40. Yrittäjyys/liiketalous
Yrittäjyyden opinnoissa kynttilöitä ja saippuoita valmistavat yritykset ovat
tulostaneet itselleen omat muotit joiden avulla ovat valmistaneet tuotteita.
Värilliset kipsitulosteet/patsaat

41. Yrittäjyys/liiketalous

42. 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/

43. 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

44. 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

47. - Napit
- Body-skannaus
Vaatetus
Kuvat Kuisma Peura KPEDU

48. 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)

49. Lue koko artikkeli linkistä http://www.ilonait.fi/web/2015/07/12/3d-tulostus-oppilaitos-
yhteistyo/
3D-tulostuksesta
uusia
yhteistyömalleja
oppilaitoksille?

50. 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

51. 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

52. 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

53. 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

54. Kuvat Rovaniemi Minna Taivassalo 2015

55. 3D-mallinnus- ja tulostuspisteet Omniassa
https://www.thinglink.com/scene/703508423563542530
Taivassalo 2015
Mitä tehty?
https://youtu.be/jBbKa__AY64

56. Koulutuskeskus
Salpaus
Edu3D-osaprojekti
Case suunnitteluassistentit
https://drive.google.com/file/d/0B-DI-jnRWkyqM
XVwUE82bHFQVUU/view?usp=sharing