Robotiikka ja 3D-tulostus

Transkriptio

1 Teknologiateollisuuden Ennakointikamari, Robotiikka ja 3D-tulostus Jukka Tuomi Aalto-yliopisto Suomen Pikavalmistusyhdistys, FIRPA 1 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

2 Robotiikan ja 3D-tulostuksen hype 2 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

3 3 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

4 4 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

5 5 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

6 Materiaalia lisäävä valmistus 3D-tulostus = Additive Manufacturing = - Rapid Prototyping, RP - 3D Printing - Rapid Manufacturing, RM - Free Form Fabrication, FFF - Additive Manufacturing, AM (ASTM ja ISO standardit) Materiaalia poistavat menetelmät Kivikausi ( eaa)* Materiaalia muovaavat menetelmät Kuparikausi (5 000 eaa)** -- - Materiaalia lisäävät menetelmät *) Aurignasin kulttuuri **) Sulatettu kupari, taottu aiemmin 6 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

7 Maailmantalouden kasvusyklit Kaupankäynti Puuvilla Rautatiet Massatuotanto Informaatio 3D-tulostus? 7 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

8 [Yoram Koren] 8 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

9 Talouselämä 16/ Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

10 3D-tulostus - määritelmä Materiaalia lisäävä valmistus, 3D-tulostus, Additive Manufacturing, AM (Rapid Prototyping, RP tai Rapid Prototyping and Manufacturing, RP&M) on yhteinen nimitys ryhmälle valmistustekniikoita, joilla fyysinen kappale valmistetaan suoraan numeerisen määrittelyn (3D-CAD) pohjalta nopeasti, täysin automaattisesti, geometrisilta rajoituksiltaan vapaassa prosessissa. ASTM International F42 committee on Additive Manufacturing Technologies: Additive Manufacturing (AM) is the process of joining materials to make objects from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies. a) b) 10 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

11 3D-tulostus prosessi 3D-malli 3D-tulostus Fyysinen kappale 11 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

12 Esimerkkejä 1/2 12 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

13 Esimerkkejä 2/2 Tuotevariantit Monimutkaisuus Toimitusajat Elinkaari 13 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

14 High-End Products 14 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

15 Miksi? Rapid Prototypig Rapid Tooling Rapid Manufacturing SuperMachines Time to market Faster Ramp-up Agile manufacturing and customization High-end products, production and logistics 15 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

16 3D-tulostuksen teolliset sovellukset Prototyypit Komponentit Työvälineet 16 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

17 Muoti 17 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

18 Sisustus 18 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

19 Lasersintraus 19 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

20 DMLS laite 20 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

21 Lasersintraus 21 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

22 220 kappaletta valmiina poistettavaksi rakennusalustalta 22 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

23 23 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

24 24 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

25 25 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

26 26 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

27 Trendejä Component manufacturing 3D Printing Technical prototypes Now Future 27 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

28 Lääketieteellisten sovellusten luokittelu Inertit implantit Preoperatiiviset mallit [Tsinghua University] Postoperatiiviset tuet Ja ohjaimet [J. Puokens] Erikoisinstrumentit ja työvälineet Biomanufacturing 28 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

29 Titaanista valmistettu implantti Kuvantaminen, digitointi, skannaus 3D-mallinnus Pikavalmistus Kliininen sovellus [Salmi M., Tuomi J., Paloheimo K.-S., Björkstrand R., Paloheimo M., Kontio R., Mesimäki K., Mäkitie A. Patient specific reconstruction with 3D modeling and DMLS additive manufacturing. 29 Rapid Prototyping Journal, 2011.] Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

30 Airbus: AM manufactured future airplane 60 % cheaper 30 % lighter Titanium parts 1:25 ratio in buy to fly 1:25 ratio in CO2 emissions Innovation potential 3 % of all patents by a team of 9 AM experts in 2008 (0.02 % of total staff of ) GE Aviation: 50% engine weight reduction 30 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

31 31 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

32 Incremental Sheet Forming ISF (Numeerinen painomuovaus) Special ISF machine application CNC-machine applications Positive and negative forming With or without a support tool Problems with spindle loads Robotic applications By pressing By hammering Positive and negative forming Positive incremental forming Matsubara 1994 Negative incremental forming 32 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

33 Special ISF Machine Positive and negative forming Commercialised ISF machine (Amino Corp. Japan) A simple support tool used below the sheet Few geometry limitations 33 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

34 Amino DLNC-PC Type: AMINO DLNC-PC Max blank size: 2100x1450 mm Max forming area: (X Y Z): 2000x1300x500 mm Sheet thickness ( max): stainless steel: 2,0 mm carbon steel: 3,0 mm aluminium: 5,0 mm 34 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

35 Robotic Applications Two different robotic applications: Robot assisted incremental forming Robot assisted incremental hammering 35 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

36 Company Example Relicomp Oy Operating Amino ISF machine Customer based product development and design Rapid manufacturing of prototypes, tools and products Cost effective production of small series Support for product engineering throughout the manufacturing chain Better comprehensive solutions 36 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

37 ISF Applications, Prototyping 37 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

38 ISF Applications, Production 38 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

39 Arkkitehtuuri 39 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

40 3D Printing Networks Customers Company networks - Design - Manufacturing - Logistics How do the customers behave? How do we express the products for the customers? What means customisation in here? 40 Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

41 Trendejä DIY Do It Yourself 3D-tulostettu metallit Lopputuotteiden valmistus AM Standardit Uudet suunnittelujärjestelmät Robotiikan ja ihmisen välinen yhteistyö Työturvallisuus Älykkäät robotit Industry Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto

42 Kiitos! Jukka Tuomi Jukka Tuomi, Aalto-yliopisto