Teollisuuden 3D-tulostaja 1
Historia 2 Historia PERUSTETTU 2013, KOTIPAIKKA LAHTI Liikeidean jalostuskilpailun pääpalkinto 2013 Perustajat: Mark Poutanen, Sami Mattila ja Timo Peltonen Pääliiketoimintana muovituotteiden valmistus 3Dtulostamalla Metallitulostus muodostunut toiseksi merkittäväksi liiketoiminnaksi, AM-Finland Oy n liiketoimintakaupan myötä. Kehittänyt verkkokauppapohjaisen palvelun 3D-tulosteiden hankintaan
Nykytilanne 3 Liiketoiminta Materflow keskittyy B2B palveluiden tarjoamiseen. Kasvu Liikevaihto kaksinkertaistunut vuosittain Henkilöstö Tällä hetkellä työllistämme 6 henkilöä Teknologiat SLS, SLA, SLM, MJF, Pilvipalvelu sekä jälkikäsittelyt
Tyypillinen 3D-tulosteiden käyttö 4 1 Prototyypit 2 Lopputuotteiden sarjatuotanto 3 Visuaaliset mallit
Selective Laser Sintering (SLS) 5 SLS Lasersintraus Lasersintrauksessa sulatetaan pedille levitettyä jauhetta hiilidioksidi-laserin avulla. Käyttökohteet ovat pääasiassa toiminnalliset mallit, prototyypit, pienoismallit, varaosat, työkaluvalmistus ja lopputuotteet. Koko tulostustilavuus on hyödynnettävissä, eikä tukia tarvita, joten siksi menetelmää käytetään myös sarjatuotantoon.
Selective laser melting (SLM) 6 SLM Metallien lasersulatusta Valmistetaan metallijauheesta vastaavalla tekniikalla, kuin SLS-muoviosat Erona SLS muovituotantoon metalliosat vaativat tukia, siten käytössä on vain pohjapinta-ala Käytössä lopputuotesovelluksissa, joiden valmistus perinteisillä tekniikoilla on vaikeaa tai mahdotonta Metallikoneemme malli: Conceptlaser Mlab Cusing Rakennusalustan koko: 90x90x80mm Tyypilliset materiaalit ruostumaton teräs, työkaluteräs, kobolttikromi, alumiini, hopea ja pronssi
Stereolithography (SLA) 7 SLA Stereolitografia Hyödyntää fotopolymeerista resiiniä, jota kovetetaan valolla. SLA :n yleisimpiä käyttökohteita ovat erittäin korkeaa tarkkuutta vaativat, visuaaliset prototyypit, muotit ja muottien mastermallit, sekä medikaaliset käyttökohteet.
MultiJet Fusion 8 MJF MultiJet Fusion MJF-tekniikalla jauhepetiin suihkutetaan mustesuihkupäällä IR-absorboivaa mustetta, joka sulaessaan muodostaa kappaleet. Käyttökohteet ovat pääasiassa vastaavia kuin SLStekniikalla. Laitteiden tuottavuus on hyvä, koko tulostustilavuus on hyödynnettävissä, eikä tukia tarvita, joten siksi menetelmää käytetään jatkuvaan sarjatuotantoon.
Mietteitä 9 Tänä päivänä Suomessa merkittävä osa tuoteinnovaatioista ja kehityksestä keskittyy varsin rajalliseen kohteeseen, kuten energiatehokkuuteen tai lämmön talteenottoon. Kysymys kannattaako hyvin rajallista asiakaskohderyhmää varten suunnitella tuotteet ja ratkaisut samoin, kuin miljoonille ihmisille tarkoitetut bulkkituotteet?
10 3D-tulostehankintojen jakauma maailmalla vs. Suomessa vuonna 2013 Lähde: Sergei Chekurov, Aalto-Yliopisto, 2013
11 Noin 3/4 valmistetuista SLS-tuotteista meni loppukäyttöön, joko varaosina, tai valmiina tuotteina Noin 5% messu- tai esittelykäyttöön visuaalisina malleina Loput tuotekehityksen prototyyppeihin 3D-tulosteiden valmistus / Materflow 2017
Metallitulostuksen erityisvaiheet 12 Orientaatio ja tuenta Kappale on tuettava, ja tuet on mallinnettava pääosin käsin. Nestaus Tukien takia käytössä on käytännössä vain pohjapinta-ala. Tilan optimointi siis tärkeää! Valmistus Valmistus sisältää myös pintakäsittelyjä, esim tukien poisto ja mahdolliset lämpökäsittelyt. Viimeistely Tukipinnat siistittävä ja kappaleet lasikuulapuhallettava. Mahdollisesti koneistettava toleroidut pinnat.
Mitä kannattaa tulostaa metallista? 13
Suutinmaisten kappaleiden valmistus 14 Kanavat saadaan optimoitua Painoa pienennetään Pyritään pääsemään eroon hankalasta, hitaasta tai kalliista työn vaiheesta Esim yhteen hitsatut kokoonpanot, lankasahatut tai kipinätyöstetyt muodot 14
Luonnonmuodot 15 Tekniikka antaa mahdollisuuden valmistaa lähes mitä tahansa geometrioita, jotka vain saa 3Dmallinnettua.
Kevyet sarjavalmistuskomponentit 16 Jos koko ja massa on pieni, ja kappale rakenteeltaan itseään tukeva, 3D-tulostus voi olla hyvä valmistusvaihtoehto
Kestääkö 3D-tulosteet? 17 Lyhyesti kyllä, ihan siinä missä koneistetut verrokkinsa. Ero on pääasiassa pinnanlaadussa. Pinta on karhea raaka-aineen jauhemaisuuden vuoksi. Lisäksi materiaalivalikoima on puutteellisempi perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna. 17
18 Mihin ongelmaan itse hyödyntäisit 3D-tulostusta? Vinkki Suunnittele tuotteesi tekniikan mahdollisuuksia, ei sen aiheuttamia rajoitteita vastaan!
Mitä ei kannata tulostaa? 19 Nyrkkisääntönä mitä monimutkaisempi geometria, sitä järkevämpi kappale on tulostaa. Levymäiset rakenteet pyrkivät warppaamaan herkästi lämpöjännityksien takia. Yksinkertaisesti koneistettaviksi mallinnetut kappaleet usein edullisempi tehdä koneistamalla. 19
20 Optimoinnilla tukivarren massa neljäsosaan Lähtöpaino: 4,6kg Materiaali: Teräs S355 Loppupaino: 1,2kg Materiaali: Teräs S355 Massa 74%
3D Tulostamalla liitoskappaleen massa kymmenesosaan Lähtöpaino: 1625 g Tilavuus: 203,10 cm^3 Materiaali: 316L Massa 90% Loppupaino: 160g Tilavuus: 19,98 cm^3 Materiaali: 316L 21
22 3D-tulostamalla muottien nopea variointi ja korjaus Voidaan käyttää muoteissa insertteinä Voidaan käyttää muottien paikalliseen muutokseen tai korjaukseen Monimutkaisuus ilmaista Esim. jäähdytys tai lämmitys järjestettävissä tasaiseksi tai paikalliseksi tarpeen mukaan
23