O slideshow foi denunciado.
Utilizamos seu perfil e dados de atividades no LinkedIn para personalizar e exibir anúncios mais relevantes. Altere suas preferências de anúncios quando desejar.

Tuomas Purtonen, LUT: 3D-tulostus ja metallit

1.024 visualizações

Publicada em

LUT:n Tuomas Purtonen kertoi IIoT ja 3D-tulostusseminaarissa 16.6. metallien 3D-tulostuksesta. Tässä esitysmateriaali.

Publicada em: Engenharia
  • Seja o primeiro a comentar

Tuomas Purtonen, LUT: 3D-tulostus ja metallit

  1. 1. Metallien 3D-tulostus Tuomas Purtonen IloT-seminaari 16.6.2014, Mikkeli
  2. 2. Esityksen sisältö − Yleiskatsaus metallien 3D- tulostukseen − Menetelmät ja materiaalit − Sovelluskohteet − Mahdollisuudet
  3. 3. 3D-tulostuksesta yleisesti − Yleinen käsitys 3D-tulostuksesta: − ”3D-tulostus on helppoa ja hauskaa” − Voidaan tulostaa mitä tahansa muotoja 3D-mallin pohjalta − Tämä pätee vain joillakin tulostusprosesseilla − Metallien tulostuksessa on huomattavasti enemmän rajoitteita
  4. 4. Metallien 3D-tulostus − Ei pelkkää prototyyppien tekoa − Near net shape –kappaleiden teko − Tulostetun kappaleen mitat lähellä lopullisen kappaleen mittoja, tai lopullisen kappaleen mitoissa − Paljon erilaisia tekniikoita − Monet tekniikoista hyödyntävät lasersädettä lämmöntuonnissa − Metallien 3D-tulostus ei tule korvaamaan perinteisiä valmistusmenetelmiä, vaan tulee niiden rinnalle
  5. 5. Metallien 3D-tulostus Menetelmät ja materiaalit
  6. 6. 3D tulostusmenetelmät − Menetelmät voidaan jakaa 7 eri kategoriaan − Pursotusmenetelmät − Kohdennettu sulatus − Sideaineen suihkutus − Materiaalin suihkutus − Jauhepetisulatus − Arkkilaminointi − Allasvalokovetus
  7. 7. Jauhepetisulatus − Kappale valmistetaan tyypillisesti 0,02-0,05 mm paksuisista kerroksista − Yleisimmin käytetty prosessi metallien tulostuksessa
  8. 8. Kohdennettu sulatus − Materiaalia sulatetaan kohdennetun lämpöenergian avulla − Materiaalit: − Jauhe, lanka, nauha jne. − Kohdennettu lämpöenergia − Laser, elektronisuihku, plasma, valokaari − Jauhepetisulatusta epätarkempi ja rajoittuneempi, mutta tuottavampi
  9. 9. Metallien 3D-tulostus Laatu − Laatu/tulostettavien kappaleiden maksimikoko vaihtelee prosessista riippuen − Mittatarkkuus − Pinnankarheus − Materiaaliominaisuudet − Tietyillä prosesseilla päästään useissa sovelluskohteissa hyvin lähelle haluttuja mittoja, tai jopa lopullisiin mittoihin
  10. 10. Metallien 3D-tulostus Tulostusnopeus − Tulostusnopeus vaihtelee riippuen prosessista, materiaalista ja halutusta tarkkuudesta − Tarkat prosessit 3-20 cm3/h − Vähemmän tarkat jopa 4000 cm3/h − Vertailun vuoksi: MAG-hitsaus 1.2 mm umpilangalla noin 500 cm3/h
  11. 11. 3D-tulostettavat metallit − Jauhepetisulatus − Alumiineja, titaaneja, teräksiä jne. − Periaatteessa kaikki metallit, mitkä saadaan sopivaksi jauheeksi − Tiettyjä rajoitteita − Valmiin kappaleen materiaali: − On huokoseton − Mekaaniset ominaisuudet ovat standardin mukaisia − Materiaalia voidaan hitsata, koneistaa tai työstää muuten samalla tavoin kuin metalleja yleensä − Huom! On olemassa myös metallien tulostusmenetelmiä, joissa lopputuotteen laatu on heikko!
  12. 12. Tukirakenteet jauhepetisulatuksessa − Jauhepetisulatuksella valmistetut metalliset kappaleet vaativat tukirakenteita − Näiden suunnitteluun on erikoisohjelmia − Tukirakenteet tasaavat lämpökuormia kappaleessa
  13. 13. Jälkikäsittelyt − Kappaleen irrotus rakennusalustasta − Tukirakenteiden poisto
  14. 14. Metallien 3D-tulostus Nykypäivän sovelluskohteita
  15. 15. Tulostettavien osien skaala − Pienistä osista useita metrejä pitkiin osiin
  16. 16. Rakenteiden optimointi Lentokoneteollisuus − Sarana − Alun perin koneistettu valuteräsaihiosta − Uusi kappale tulostettu titaanista − Painonsäästöä 63 % − Suutin − Alun perin 21 osaa − Valmistusaika 6  2 vkoa − Kustannukset -50 % − Massa -40 %
  17. 17. Autoteollisuus − Prototyyppien osat − Erikoisautot, kilpa-ajoneuvot
  18. 18. Lääketieteen sovellukset − Implantit − Lonkka, polvi jne. − Hampaat
  19. 19. Kuluttajatuotteet − Silmälasinkehykset − Korkokengän korko − Polkupyörän rungon osat − Koruteollisuus − jne.
  20. 20. Metallien 3D-tulostus Mahdollisuudet
  21. 21. Perinteinen valmistus vs. 3D-tulostus Putkihaara − Perinteisesti tietyissä koneenosissa käytetyt osat valmistetaan koneistamalla ne massiivisista aihioista − Käytännössä kanavan geometrian muodostavat suorat reiät, joita tarvittaessa tulpataan − Muodot eivät ole millään tapaa virtausopillisesti optimoituja − Perinteiset työstömenetelmät rajoittavat kanavageometriaa − 3D-tulostuksella tuote voidaan valmistaa hyvin vapaan suunnittelun perusteella
  22. 22. Perinteinen valmistus vs. 3D-tulostus Putkihaara Tulpat 3D-tulostusPerinteinen valmistus lastuamalla
  23. 23. Perinteinen valmistus vs. 3D-tulostus Putkihaara − Etuja: − Parempi virtaus, vähemmän energiahäviöitä − Materiaalin- ja painonsäästö
  24. 24. Miksi 3D-tulostus? Perinteinen valmistus 1400 kg 12-18 kk toim. aika 1330 kg 6 vk koneistusaika 70 kg 6 vko + 12-18 kk 3D-tulostus 45 kg Hyllytavara 50 kg Hyllytavara 70 kg 3 vko + 0 kk 2 vko Tulostus 25 kg, 1 vko koneistus
  25. 25. − Hydrauliikan komponentti Miksi 3D-tulostus? Esimerkki maailmalta Perinteinen valmistus 20 kg 3D-tulostus 0,95 kg
  26. 26. LUT / KYAMK Case Potkuri − EOS M-sarjan jauhepetisulatuslaite − Tulostusaika 41 tuntia − Tulostetun mallin tilavuus 51 cm3 − Tukirakenteen tilavuus 114 cm3 − Tulostusnopeus  4 cm3/h − Rakenteita ei optimoitu 3D-tulostukseen
  27. 27. Kustannukset − Laite: − 250x250x250 työalueella oleva jauhepetilaite 400 t€ − Materiaali: − 316L jauhe 40-100 €/kg − Tulevaisuudessa laitekustannuksen osuus pienenee Lindemann SFF Symposium 2013
  28. 28. Mahdollisuudet − Mikä hidastaa metallien 3D-tulostuksen soveltamista? − Laitteiden hankintahinta − Käytön haasteet − Tiedon puute, uuden tekniikan vierastaminen − Mahdollisuudet: − Kohteet, joissa painonsäästö tai geometrian vapaa suunnittelu on selvä etu − Prosessiteollisuuden komponentit − Alan suunnitteluosaaminen Suomeen

×