Business Cafe: AM. 3D-tulostuksen tulevaisuuden näkymät ja digitaliset varaosat

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Business Cafe: AM. 3D-tulostuksen tulevaisuuden näkymät ja digitaliset varaosat"

Tuomo Jokinen
5 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Business Cafe: AM Joensuu, 3/2018 3D-tulostuksen tulevaisuuden näkymät ja digitaliset varaosat Jouni Partanen, Aalto-yliopisto

2 3D-tulostus yrityskäyttöön Pikamallinnus (Rapid Prototyping) Laajasti käytössä ympäri maailman Hyöty muulle yritystoiminnalle Lähes hypekäyrän tasangolla Pikavalmistus (Additive Manufacturing) > 30 % vuosittainen kasvu

3 3D-tulostus kappaleet tehdään viipaleista Pinoamalle 2D-viipaleita voidaan tehdä kaikki 3Dkappaleet Konseptuaalisesti yksinkertainen prosessi toimii hyvin automaationa

4 3D-tulostus teknologia Stereolitografia Patentti haettu D Systems Valolla kovettuva hartsi Lasersäde ohjataan kontrolloidulla peilillä piirtämään ja kovettamaan yksi viipale kappaleesta Kappale menee alaspäin viipaleen paksuuden Uusi kerros hartsia levitetään

5 ASTM:n hyväksymät prosessien termit - suomalaiset vastineet Vat Photopolymerization Powder Bed Fusion Material Extrusion Material Jetting Binder Jetting Sheet Lamination Directed Energy Deposition Valokovetus altaassa Jauhepetisulatus Pursotus Materiaalin suihkutus Sideaineen suihkutus Kerroslaminointi Suorakerrostus

6 Valokovetus altaassa - Vat Photopolymerization

7 3D-tulostus (Rapid Prototyping) tuotekehitysprosessissa Laajalti käytetty jo 1990-luvun alkupuolelta alkaen Autoteollisuus Avaruus- ja lentoteollisuus Kuluttajatuotteet

8 Sovellutukset hammaslääketieteessä Näkymättömät oikomisraudat

9 Microstereolithography Vertical resolution ~ 10 µm

Jauhepetisulatus - Powder Bed Fusion http://www.

10 Jauhepetisulatus - Powder Bed Fusion

11 Toimintakeskeinen suunnittelu Design for function

12 Lentokoneteollisuus: Boeing

Better performance http://www.industrial-lasers.

13 Fuel Injection Nozzles for Future GE Jet Engines About 15 individual pieces combined into one 30 % lighter structure Better performance 6/features/additive-manufacturing-at-ge-aviation.html

14 Uusia mahdollisuuksia Painon optimointi 3D-tulostuksessa monimutkaiset kappaleet valmistuvat yhtä helposti kuin yksinkertaiset complexity comes for free

15 Supertehokkaat lämmönvaihtimet

16 Lääketieteen sovellutukset Kirurginen suunnittelu Kirurkinen inertti implantti Salmi M et al., Patient specific reconstruction with 3D modeling and DMLS additive manufacturing. Rapid Prototyping Journal, 18: , 2012.

17 HP entering the market Planned commercial release

18 Pursotus - Material Extrusion

19 Minifactory Suomalainen laitevalmistaja

20 Contour Crafting Under development at Univ of Southern California by prof Behrokh Khoshnevis 3D-Printing of concrete on a scale needed for building houses Each layer about 10 cm Shaping tool for concerete in order to get reasonably flat surface

21 Elävien solujen tulostus Tutkimusprojekti Aalto-yliopistossa

23 Materiaalin suihkutus - Material Jetting

24 Objet Digitaalinen materiaali

25 Tarkkuusvalu Investment Casting

26 Koruteollisuus: Kalevala Koru Vahamallien 3D-tulostin tuotannossa tarkkuusvalulla valmistettavien tuotteiden aihioina

27 Sidosaineen suihkutus - Binder Jetting

28 VoxelJet Hiekkavalumuotit

29 VoxelJet VX-200 VX-4000

30 Digital Metal Höganäs, Sweden 3-printing of small metal parts Sintering in oven

31 Kerroslaminointi - Sheet Lamination

32 Mcor Technologies A4-paperi

33 Suorakerrostus - Directed Energy Deposition

34 LENS technology Laser Engineered Net Shaping Stacking up 2D images you can make 3D objects Conceptually simple process great for automation

35 Topology optimization Biomimicking shapes FEA (Finite Element Analysis) Optimized for load and weight Optimized for energy transfer

3D-tulostus tuotantomentelmänä (10 20 vuoden näkymä) Tällä hetkellä

tuoteprosessi Paikallinen tuotanto Nopea, taloudellinen tuotteen kehitys

modernit tuotanmenelmät potentiaali, johon kannattaa investoida

36 3D-tulostus tuotantomentelmänä (10 20 vuoden näkymä) Tällä hetkellä 3D-tulostus vain pieni osa maailman tuotantoa Maailman laajuinen tuoteprosessi Paikallinen tuotanto Nopea, taloudellinen tuotteen kehitys Obaman 2013 State of the Union -puhe: Tuotanto USA:han on palaamassa; modernit tuotanmenelmät potentiaali, johon kannattaa investoida Mahdollisuudet Suomessa: Tuotekehitys: Läheinen yhteistyö yritysten kanssa Tuotanto: Uudet businessmallit

37 Digitaaliset varaosat Digitaaliset varaosat projekti (DIVA) FIN3D Finnish Industry New Age 3D Sekä lukuisiin aikaisempiin 3D-tulostuksen tutkimusprojekteihin ja Aallossa tehtyihin tutkimusalueen diplomitöihin

38 Digitaaliset varaosat projekti (DIVA)

39 FIN3D Finnish Industry New Age 3D

40 Mitä ovat digitaaliset varaosat? 3D malli ja informaatio digitaalisena digitaalinen varasto Valmistus tarpeen mukaan, esim. 3D-tulotusmalla Valmistus lähellä loppukäyttäjää Optimoitu parempi suorituskyky Tulevaisuudessa: Yksittäisten osien identifiointi valmistus ja käyttöhistoria Älykkäät osat esim. kulumisen seuranta

41 Perinteinen varaosalogistiikka Asiakkaan laite Alkuperäinen valmistaja Alueellinen jakelukeskus Palvelukeskus Jan Holmström Jouni Partanen Jukka Tuomi Manfred Walter, (2010),"Rapid manufacturing in the spare parts supply chain", Journal of Manufacturing Technology Management, Vol. 21 Iss 6 pp

Digitaalinen varaosalogistiikka Asiakkaan

the spare parts supply chain", Journal of

42 Digitaalinen varaosalogistiikka Asiakkaan laite Alkuperäinen valmistaja Palvelukeskus Jan Holmström Jouni Partanen Jukka Tuomi Manfred Walter, (2010),"Rapid manufacturing in the spare parts supply chain", Journal of Manufacturing Technology Management, Vol. 21 Iss 6 pp

43 Varaosat (varatyökalut) avaruudessa Source: Nasa & MadeInSpace

44 Nykyhetki F/A-18E/F Super Hornet avioniikka putket Scenario 1: Keskitetty Scenario 2: Hajautettu Tulevaisuus Scenario 3: Keskitetty Scenario 4: Hajautettu Siavash H. Khajavi, Jouni Partanen, Jan Holmström, Additive manufacturing in the spare parts supply chain, Computers in Industry, Volume 65, Issue 1, January 2014, Pages 50-63

45 Tuotantomenetelmien break even

46 Sunnittelun vaikutus kustannuksiin 35 % Pienempi massa 35 % edullisempi epäsuora AM 34 % edullisempi suora AM 41 % Pienempi massa 45 % edullisempi epäsuora AM 3 % edullisempi suora AM 17 % suurempi varmuuskerroin 22 % suurempi myötöraja

47 Älyn/sensoreiden (RFID) integroiminen varaosiin Material Extrusion ABS + Stereolithography Clear V2 Selective Laser Sintering PP

48 Digital Twin Fin3D DiVa

49 Työkalu kustannusten ja tulevaisuuden arviointiin

50 Acknowledgements 3D Manufacturing Group, ME Dept., Aalto Univ. Jukka Tuomi, Mika Salmi, etc. VTT, Additive Manufacturing Pasi Puukko, Sini Metsä-Kortelainen, etc. Logistics Group, Aalto Univ. Jan Holmström Polymer Chemistry Group, Aalto Univ. Jukka Seppälä

51 Kiitos! Jouni Partanen Aalto University puh

Samankaltaiset tiedostot

Konepajamiesten seminaari, 3D-tulostuksen teknologiat

Konepajamiesten seminaari, 3D-tulostuksen teknologiat Konepajamiesten seminaari, Messukeskus, 5/2014 3D-tulostuksen teknologiat Jouni Partanen Aalto-yliopisto Lääketieteen sovellutukset Kirurkinen suunnittelu Kirurkinen inertti implantti Salmi M et al., Patient