Metallien 3D-tulostuksen trendit

HTML
DOWNLOAD

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Metallien 3D-tulostuksen trendit"

Kalle Saarinen
6 vuotta sitten
Katselukertoja:

2 Metallien 3D-tulostuksen trendit Antti Salminen professori Department of Mechanical Engineering LUT School of Energy Systems Lappeenranta University of Technology 2

3 AM tekniikat (prosessit) F a standardin mukaan 1. Sideaineen suihkutus (binder jetting), n lisäävän valmistuksen prosessi, jossa nestemäistä sideainetta suihkutetaan kerros kerrokselta viipaloidun datan mukaisesti jauhepedin pinnalle, jotta jauhemainen materiaali sitoutuu näistä kohdin toisiinsa ja täten aikaansaadaan valmis, fyysinen kappale. 2. Kohdennettu sulatus (directed energy deposition), n lisäävän valmistuksen prosessi, jossa lisättävää materiaalia sulatetaan suoraan kohdennetun lämpöenergian avulla kerros kerrokselta viipaloidun datan mukaisesti, jotta aikaansaadaan valmis, fyysinen kappale. 3. Materiaalin pursotus (material extrusion), n lisäävän valmistuksen prosessi, jossa materiaalia pursotetaan kerros kerrokselta viipaloidun datan mukaisesti suuttimen tai vastaavan lävitse valmiin, fyysisen kappaleen aikaansaamiseksi. 4. Materiaalin suihkutus (material jetting), n lisäävän valmistuksen prosessi, jossa materiaalia suihkutetaan pisaroina kerros kerrokselta viipaloidun datan mukaisesti valmiin, fyysisen kappaleen aikaansaamiseksi. 3

4 AM tekniikat (prosessit) F a standardin mukaan 5. Jauhepetisulatus (powder bed fusion), n lisäävän valmistuksen prosessi, jossa jauhemaista materiaalia, joka on levitetty jauhepediksi rakennusalustalle, sulatetaan kerros kerrokselta viipaloidun datan mukaisesti kohdennetun lämpöenergian avulla, jotta aikaansaadaan valmis, fyysinen kappale. 6. Arkkilaminointi (sheet lamination), n lisäävän valmistuksen prosessi, jossa materiaaliarkkeja liitetään toisiinsa (esim. hitsaamalla) kerros kerrokselta muodostamaan valmiin, fyysisen kappaleen. 7. Valokovetus altaassa (vat photopolymerization), n lisäävän valmistuksen prosessi, jossa nestemäistä, valokovettuvaa fotopolymeeriä käsitellään suljetussa altaassa valolähteen avulla, siten että materiaalia kovetetaan kerros kerrokselta viipaloidun datan mukaisesti valmiin, fyysisen kappaleen aikaansaamiseksi. 4

5 Virstanpylväitä AM aikajanalla 5

6 Metallien AM Ajava voima: Suunnittelun mahdollisuudet ja vapaudet Prosessit ovat mahdollistajia AM voi hyödyntää useita erilaisia tietolähteitä: Skannaus, CAD, magneettikuvaus, CT 6

7 Metallien AM mahdollisuudet Materiaali: TiAl6V4 Valmistustekniikka: Koneistus Paino: 0,37 kg - 43% Materiaali: TiAl6V4 Valmistustekniikka: AM Paino: 0,21 kg 7

Valmistustekniikka: Koneistus Paino: 36 kg - 72% 210

8 Metallien AM mahdollisuudet Perinteinen malli 145 mm AM malli 275 mm 115 mm Materiaali: Al seos Valmistustekniikka: Koneistus Paino: 36 kg - 72% 210 mm 208,5 mm Materiaali: AISI 316 Valmistustekniikka: AM Paino: 10 kg 8

9 Lisäävän valmistuksen haasteet Suomessa Suomen valmistava teollisuus on tyypillisesti keskittynyt suuriin tuotteisiin Metallien 3D-tulostuksen korkeat laiteinvestoinnit Kotimaisia julkisia menestystarinoita on vähän Alan osaamista niukasti Alan koulutusta vähän 9

10 Tulostetun materiaalin hitsaus Materiaali AISI316L 3D-tulostus 10

11 Tulostetun materiaalin hitsaus 11

12 Metallien AM Trendejä 12

13 Gartnerin hypekäyrä: 3D-tulostus 13

14 Metallien AM laitteistojen globaali myynti 14

15 Metallien AM laitteistojen globaali myynti 15

16 Metallien AM materiaalien globaali myynti 16

17 Metallien AM materiaalien globaali myynti 17

18 Metallien AM asennetut laitteistot 18

19 Metallien am - konepaja 19

20 Metallien AM Tuottavuus on koettu tekniikan ongelmaksi Tulostus itsessään on hidasta, jolloin tuote on koneessa kauan ja pääomakustannuksen osuus kasvaa Viisi vuotta sitten arvioitiin, että nopeus pitää nostaa 100X, jotta teknologia on kannattavaa Nopeutta ei voi nostaa lasertehoa nostamalla vaikka sitä olisi saatavilla hyvällä säteenlaadulla 10kW asti. Hallittu sulatus ei onnistu, mikäli tehotiheys on suuri. Toinen ongelma on materiaalin kalleus 20

21 Tulevaisuuden näkymiä 21

22 Neljä laseria suurempi tuottavuus EOS M400-4: 22

23 Neljä laseria suurempi tuottavuus EOS M400-4: 23

24 Neljä laseria suurempi tuottavuus EOS M400-4: 24

25 Metallien AM tekniikat Jauhepetisulatus on tekniikka, jota yleensä pidetään metallien AM tekniikkana ja kypsänä tuotantoon Tästä tekniikasta esiteltiin kolme uutta erilaista versiota viime marraskuussa Renishaw esitteli laitteen, jossa 4 laseria kattoi koko työalueen Xact metal esitteli laitteen, jossa käytettiin normaalin työstöoptiikan tapaista laitetta. GE Additive esitteli 1,2*1,1*0,3 m 3 laitteen, josta on tulossa 1,5*1,5*1,5m 3 versio Adira esitteli vastaavan laitteen, jonka työalue oli 1*1*1 m 3 Tämä tekniikka mahdollistaa tasoleikkauskoneen muuttamisen 3D tulostimeksi 25

26 Laadunvarmistus kehittyy Metallien AM:n ongelmana on myös ollut se, että tulosteen laatu on tuntematon. Laadunvarmistuslaitteita tarvitaan, jotta testauksen määrää voidaan vähentää. Laadunvarmistusta tutkitaan ja laitteita alkaa olla tarjolla 26

27 Laadunvarmistus kehittyy a) Virheetön osa b) muutama valmistusvirhe c) Useita virheitä 27

28 Ohjelmistokehitys Kehityssuuntana integroidut ohjelmistot, jotka kattavat kaiken mallin luomisesta tulostuksen toteutukseen 28

29 Tuottavuus Alkuperäiset metallitulostimet eivät näyttäneet teollisilta valmistuslaitteilta Niistä puuttui lähes kokonaan kaikki kappaleenkäsittelyyn liittyvät toiminnot ja automaatio Viimeisen vuoden aikana tähän on tullut muutos ja laitteiden sivuaikoja pyritään lyhentämään poistamalla kaikki työvaiheet joiden aikana ei tulosteta tulostimesta. 29

30 Modularisoidut AM tehtaat 30

31 Tulevaisuuden näkymiä: Modularisoidut AM tehtaat 31

32 Modularisoidut AM tehtaat 32

33 Modularisoidut AM tehtaat 33

34 Tulevaisuuden näkymiä: Modularisoidut AM tehtaat 34

35 Isojen kappaleiden tulostus 35

36 Tulevaisuuden näkymiä 36

37 Thank you for your attention! Lappeenranta University of Technology Mechanical Engineering Laboratory of Welded Metal Structures Research Group of Laser Materials Processing and Additive Manufacturing For more information: Contact person: Antti Salminen Tel

Samankaltaiset tiedostot

3D tulostus kierrätetystä materiaalista. Antti Salminen

3D tulostus kierrätetystä materiaalista Antti Salminen 2 Valmistustekniikoita A) B) A) 3D tulostus B) Koneistus C) Valaminen C) 3 Lisäävä valmistus / 3D tulostus ISO standardikomitean suositus: 1. Additive