Yritystyöpajoissa tehtiin 3D-tulostusta, virtuaalitodellisuutta ja automaatiojärjestelmiä tutuiksi

Insinööri (AMK) Jani Peltoniemi, DI Jani Sipola ja insinööri (AMK) Mika Turska työskentelevät asiantuntijoina Lapin ammattikorkeakoulun Uudistuva teollisuus -osaamisryhmässä.

Lapin AMK ei ole ainoastaan oppilaitos vaan TKI-toiminnan ja hankkeiden kautta se mahdollistaa myös työpajatoimintaa ajankohtaisista aiheista pk-yrityksille. Voidaankin sanoa, että Lapin AMK haluaa huolehtia, että paikalliset pk-yritykset pysyvät ajan tasalla käynnissä olevista trendeistä.

Työpajojen avulla saadaan jalkautettua ajankohtaista tietoa erilaisten teknologioiden tarjoamista mahdollisuuksista yritysten toiminnan kehittämiseen. Lapin liiton rahoittamassa 360 LCI Innovaatiotoiminnan kehittäminen -hankkeessa (02/2022 – 08/2023) järjestettiin työpaketti 2 teemojen mukaisia ajankohtaisia työpajoja 3D-tulostuksesta ja skannauksesta sekä muovien kierrätettävyydestä, XR:stä (laajennettu todellisuus) ja automaatiojärjestelmistä. Tässä blogissa kerrotaan lyhyesti työpajoista. Työpajoja olivat vetämässä talon ulkopuolelta hankitut asiantuntijat.

3D-tulostus haltuun

Työpajassa lähdettiin liikkeelle 3D-tulostuksen käyttökohteista ja mahdollisuuksista esimerkkikohtein. Kun mielenkiinto oli saatu heräteltyä 3D-tulostuksen lähes rajattomista käyttökohteista, lähdettiin pureutumaan siihen, miten se itse tulostus tapahtuu eri tulostusmenetelmin.

Kouluttajalla oli mukana useita eri 3D-materiaaleja erilaisiin käyttökohteisiin kuten kuvasta 1 nähdään. Löytyi muun muassa metallista tulostettu suutin, puukuidusta 3D-tulostettu sydänrasia, kuminen polkupyörän kahvatuppi, muovista tulostettu nivel sekä metallinen polvilumpio. Tämä kertoi jo hyvin, mihin kaikkeen 3D-tulostaminen taipuu ja kuinka vain mielikuvitus on rajana.

Kuva 1. Esimerkkimallikappaleita metallista, puusta, kumista ja muovista

Työpajan loppupuolella päästiin työpajassa käytännön tekemiseen. Joulun alla pidetyssä työpajassa tulostettiinkin 3D-poro aiheinen joulukortti, joka näkyy kuvasta 2. Työpajan päätyttyä jokainen siihen osallistuva henkilö osasi käyttää 3D-tulostamiseen liittyviä ohjelmistoja sekä Lapin AMKin Prusan i3 mk3s 3D-tulostimia itsenäisesti.

Kuva 2. Osallistujia ja itse 3D-tulostettu poro

3D-skannaus

Edellisessä työpajassa ilmenneiden pk-yritysten tarpeiden johdosta järjestimme 3D-skannaustyöpajan. 3D-tulostus haltuun -työpajassa osallistuvilla heräsi ajatus, kuinka nopeasti varaosia pystyy 3D-tulostamaan 3D-skannatuista osista.

Työpajassa keskityttiin tällä hetkellä markkinoilla oleviin 3D-skannereihin ja niiden erilaisiin käyttökohteisiin. Työpajan loppupuolella käytiin läpi reverse engineering -työkalujen käyttöä. Reverse engineering 3D -suunnittelussa fyysisestä esineestä luodaan digitaalinen 3D-malli. Tämä mahdollistaa esineen muokkaamisen tietokoneohjelmistoilla. Tällä tavoin voidaan esimerkiksi kopioida esineitä, tehdä parannuksia suunnitteluun tai luoda varaosia.

Työpaja alkoi kahden yleisimmin käytetyn 3D-skannerin läpikäynnillä, jotka olivat strukturoituun valoon perustuvan skanneri ja laserskanneri. Kävimme lävitse mitä etuja laitteilla on keskenään ja mikä on laitteille sopiva käyttökohde. Jokainen osallistuja sai halutessaan kokeilla kuinka työpajan pitäjän tuomat skannerit toimivat, sekä Lapin AMKille hankittua 3D-skanneria (Artec Leo).

Työpajan loppupuolella perehdyttiin reverse engineeringiin. Reverse engineering 3D -skannauksessa ja 3D-tulostamisessa avaa uusia ulottuvuuksia. Materiaalitehokkuus, keveys, kestävyys, kustomoitavuus ja protoamisen nopeus ovat niitä valttikortteja mitä tällaisella kombinaatiolla nykypäivänä saavutetaan. Esimerkiksi Formula 1 -maailmassa 3D-tulostaminen on käytössä juuri keveyden ja kestävyyden ansiosta.

Myöskään lääketiedettä ei unohdettu työpajassa. Esimerkiksi hampaiden paikkauksessa käytetään nykyään 3D-skanneria ja tulostinta; tällä tavoin saavutetaan asiakkaalle nopea ja hyvin istuva paikka. Työpajassa skannasimme yhden osallistujan käden ja suunnittelimme hänelle täysin kustomoidun lastan aiemmin esiteltyjen työkalujen avulla.

Muovien kierrätettävyys 3D-tulostamisen näkökannalta

Muovien kierrätettävyys -työpaja pidettiin puolen päivän mittaisena, koska se oli asiasisällöltään suppeampi. Työpajassa keskityttiin seuraaviin kysymyksiin:

1. Miten toteutetaan nykyisin ja tulevaisuudessa: muovin uusiokäyttö, kiertotalous ja kestävä kehitys 3D-tulostamisen näkökulmasta: tekniset mahdollisuudet ja rajoitteet, esimerkkejä eri teollisuuden aloilta
2. Millaisia innovatiivisia muovinkierrätys- ja kiertotalousratkaisuja 3D-tulostus mahdollistaa?
3. Millaisia liiketoimintamahdollisuuksia muovin uusiokäyttö ja 3D-tulostus tarjoaa Lapin yrityksille?

Työpaja avasikin hyvin osallistujien näkökulmia kun pohdittiin post-it seinäharjoittelun myötä, mitä kierrätetystä muovista voitaisiin tehdä. Ideoita piisasikin. Lopputulemana oli, että se mitä voidaan tehdä neitseellisestä muovista, voidaan tehdä myös kierrätetystä muovista.

Kuva 3 Työpajan ideointia

Virtuaalitodellisuus osana työkulttuuria ja opetusta

Työpajan tarkoituksena oli perehdyttää alueen yritykset XR-tekniikoihin. XR on termi, joka kattaa virtuaalitodellisuuden (VR), lisätyn todellisuuden (AR) sekä yhdistetyn todellisuuden (MR). Näiden teknologioiden potentiaali ei rajoitu vain viihde- ja pelimaailmaan, vaan myös yritykset ovat alkaneet ymmärtää niiden mahdollisuudet liiketoiminnan kehittämisessä.

VR-ympäristöissä työntekijät voivat harjoitella vaarallisia tilanteita, kuten vaikka hätätilanteiden käsittelyä tai vaativia toimintaprosesseja. Myös tutustuminen uuteen työympäristöön käy virtuaalimaailmassa kätevästi, kunhan kyseisestä tilasta on olemassa malli. Hienointa tässä on, että kaikki edellä mainitut asiat voidaan tehdä täysin turvallisessa ympäristössä.

Yritykset, joilla on fyysisiä tuotteita, voivat käyttää AR-teknologiaa esimerkiksi helpottaakseen huoltoa ja korjausta. Kunnossapitäjät voivat käyttää AR-laseja nähdäkseen reaaliaikaisia ohjeita haasteellisten laitteiden korjaamiseksi. Työpajassa käytiin läpi AR, VR ja MR -tekniikat esimerkkien avulla ja kokeiltiin konkreettisesti välineistöä. Tilaisuus antoi hyvän käsityksen siitä, mitä kaikkea vaatii, kun luodaan omia 360/3D aineistoja VR/AR kokemuksia varten.

Virtuaalitodellisuuden pelillisyyden tuominen opetukseen antaa uudenlaisia elämyksiä oppia ja nähdä tilanteita, joihin ei välttämättä edes pääsisi oikeassa elämässä. Opetus voi siis olla tällaisessa maailmassa hyvin innostavaa ja osallistavaa. Lisätty todellisuus on taas parhaimmillaan liikunnallista, yhteisöllistä ja havainnollistavaa. Linkit fyysiseen todellisuuteen on vahvoja. Tästä ehkä tunnetuimpana esimerkkinä voidaan mainita Pokemon Go -peli.

Laitteiston osalta pääsimme tutustumaan muun muassa Microsoftin valmistamiin HoloLens2 AR-laseihin ja sen tuomiin mahdollisuuksiin. Työpajassa hyödynsimme myös ammattikorkeakoululle hankittuja VR- ja AR-laseja. (Oculus Quest2 VR-lasit ja Realwear HMT1 AR-lasit)

Kaupalliset XR-tuotteet ovat vielä usein sellaisia, ettei niiden käyttö sovellu kestävyyden ja käytettävyyden osalta vaativiin olosuhteisiin teollisuudessa ja siksi niiden yleistyminen on vielä varsin hidasta monella alalla. Potentiaali on kyllä havaittu, mutta tuote pitää saada kestämään paremmin käyttäjän päivittäistä työskentelyä raskaammassa teollisuudessa. Kulttuuri on kuitenkin hiljaa kääntymässä siihen, että tällaiset laitteet otetaan jo herkemmin ainakin testaukseen yrityksissä, kunhan investointi ei ole liian raskas.

Automaatiojärjestelmien työpajat

Hankkeessa järjestettiin useampia monipäiväisiä Siemensin ja Valmetin automaatiojärjestelmiin liittyviä työpajoja. Siemensin työpajoissa oli aiheena muun muassa Siemensin järjestelmän perusteita, ohjelmointia ja turvallisuuteen liittyviä asioita. Valmetin työpajoissa aiheena olivat muun muassa perusteet, huolto ja Profinet, kunnonvalvonta sekä automaatiojärjestelmän suunnittelu työkalujen avulla.

Työpajoissa päästiin tekemään aitoja tehtäviä Siemensin ja Valmetin automaatiojärjestelmillä asiantuntijoiden opastuksella ja saatiin uusinta tietoa automaatiojärjestelmien ominaisuuksista ja mahdollisuuksista. Työpajoissa hyödynnettiin Lapin AMKin Kemin Kosmos-talon Uudistuvan teollisuuden osaamisryhmän uusimpia ympäristöjä (kuva 4) automaatiojärjestelmiin liittyen sekä työpajan järjestäjän omia testauslaitteistoja automaatiojärjestelmiin. Työpajoissa saatiin ajankohtaista tietoa automaatiojärjestelmistä.

Kuva 4. Prosessiautomaation ympäristö.

Yhteenveto

Työpajatoiminta on erinomainen tapa saada ihmiset jälleen kokoontumaan paikanpäälle raskaiden koronavuosien jälkeen. Verkostoituminen, laitteiden konkreettinen näpräily ja kokeileminen antaa käyttäjälle paljon enemmän kuin pelkkä diashow.

Työpaja on yksi monista mahdollisuuksista saada ajankohtaista tietoa teknologian tarjoamista mahdollisuuksista. Parhaimmillaan yritys löytää työpajasta keinoja ratkaista jokin ongelma, mutta jo pelkkä uusien ideoiden ja ajatuksien vieminen eteenpäin rikastuttaa kaikkia. Pk-yrittäjien kannattaakin seurata Lapin ammattikorkeakoulun työpajatarjontaa ja tulla rohkeasti mukaan.