Malliveistämöstä 3D tulostukseen Firpa 2015 Seppo Syrjälä Anekdootti: Pikku tarina, juttu, kasku
Seppo Syrjälä 1982 2004 Electrolux, RPI, Alphaform Kokeillut kaikkia(?) olemassa olevia työkalunvalmistusmenetelmiä, jotka usein perustuivat mallien valmistukseen Ensimmäinen SLA 1 Euroopassa, numero 3 maailmassa, Electroluxille Tukholmaan 1989 Ensimmäinen SMEn Rapid Prototyping seminaari Detroitin seudulla 1991 1993 ilmestyi: Mallien, prototyyppien ja työkalujen pikavalmistus (Sederholm, Simons, Syrjälä)
Malliveistämö Pelmu Oy, Elomaticin sisaryhtiö Konehuoneen suunnittelussa tarvittavien mallien valmistus Konehuonemalli valmistettiin tarkkaan mittakaavaan ja siihen rakennettiin kaikki putket, venttiilit, ilmakanavat ja sähkölaitteet. Vasta tämän jälkeen tehtiin piirustukset mittaamalla mallista. Mittaaminen oli usein hankalaa, joten kehitettiin parallaksiton kamera, jonka kuvista oli paljon nopeampaa mitata Laivojen varustamomallien valmistus Rungot veistettiin puusta vesilinjapiirustusten mukaan Toimivien pienoismallien, sekä koneiden näköismallien valmistus Valimomallit Kopiojyrsinmallit Erilaisiin työkalujen valmistusmenetelmiin tarvittavat mallit
Tapaus Ilmanpuhdistimen kotelo Autoteollisuus Prototyyppimuotti ruiskuvaluun Valettu Kirksitesta, eli tarvittiin valumallit Sisälsi manuaalisia keernoja Muotin ulkomitat n. 500x500x400 Homma toimi loppuun asti OK, mutta sitten.
Tapaus niskatyynymuotti 1 Autoteollisuus, 18 kpl Vaahdotusmuotti Valettu alumiinista Kammiojäähdytys Automaatiomahdollisuus Valmistettiin ensin yksi kappale (prototyyppi) Testit onnistuivat hyvin ja sarjavalmistus voitiin aloittaa, mutta sitten
Tapaus niskatyynymuotti 2 Autoteollisuus Lähtöaineistona urmodell, jota asiakkaan muotoilija kävi viimeistelemässä hiomalla mallia useita päiviä 600 hiomapaperin kanssa Valettu alumiinista, valukutistuma 1.5% Jakopinta ei ollut taso Vaahdotus pehmeästä polyuretaanista Päällystys nahasta ommellulla verhoilulla Mutta asiakashan on aina oikeassa ja maksoi kyllä laskun (?)
Arvaa harmittiko? Spoilerimuotti, intergaalipolyuretaani Autoteollisuus Valettu kirksite, alumiini Valuaihion kipinätyöstö Perusmalli valmistettiin metalliin jyrsittyjen sapluunoiden mukaan (asiakas toimitti) Vaikeuksia perusmallin kanssa, koska asiakas testasi mallia sovittamalla 0,1 mm rakotulkkia sapluunan ja mallin väliin Vaikeudet johtuivat mallin puuperustasta, joka eli Meni uusiksi (tulihan liikevaihtoa, mutta ei katetta) Homma onnistui, mutta.
Pikavalmistus (Rapid Manufacturing) 3D CAD-mallista automaattisesti kappaleeksi Metalli- tai muovimateriaalista Kerroksittain valmistus Kerrospaksuudet 0,02 0,15 mm Ainetta lisääviä valmistusmenetelmiä Materiaalia lisätään sinne missä sitä tarvitaan
Pikavalmistuksen historialliset edellytykset Tietokoneiden ja ohjelmien kehittyminen niin, että 3D CAD-mallit olivat mahdollisia Muita edellytyksiä Lasertekniikka Materiaalitiede Ohjaustekniikka ym
Ainetta lisäävien valmistusmenetelmien vaiheet 3D-malli tietokoneella STL-tiedosto Viipaloitu malli, jota pikavalmistuskone käyttää
Yleinen mielipide oli että kirjasen elinikä on melko lyhyt, koska ala kehittyy nopeasti Osa tiedoista on edelleen voimassa
Pikavalmistuksen organisaatiokaavio Pikavalmistus Rapid Manufacturing Prototyyppien pikavalmistus Rapid Prototyping Työkalujen Pikavalmistus Rapid Tooling Tuotantokomponenttien Pikavalmistus Rapid Production
Työkalujen pikavalmistus (Rapid Tooling) Työkalu tai sen osa valmistetaan pikavalmistusmentelmiin perustuen
Lasersintrauksen lyhyt historia Pulverimetallurginen tutkimus alkaa ERD:ssä1987 Tavoite oli valmistaa työkalun osia käyttämällä keraamista mallia ja uunisintrausta Kutistumaton pulverisekoitus keksittiin ja patentoitiin 1989 SLS-koneet markkinoille n.1989 (?) Muovien sintrausta laserilla Kutistumattoman metallipulverin soveltuvuutta SLS-prosessiin tutkittiin Austinissa Sopimus EOS/ERD sekä ensimmäinen DMLS-kone 1996, kaupallistaminen alkoi (osittain liian vaikeilla kappaleilla) Ensimmäinen teräspulveri 1998
Pikavalmistus mahdollistaa ruiskuvaletun kappaleen lyhyet toimitusajat Jos Asiakkaan tuotteet ovat aina samankokoisia On olemassa valmis muottirunko Niin seuraava on mahdollista 3D-malli asiakkaalta klo 15:00 Työkalun suunnittelu valmis klo 17:00 Sintraus valmis seuraavana aamuna klo 07:00 Pintojen viimeistely ja asennus muottirunkoon valmis klo 11:00 Ruiskuvalettuja osia klo 13:00 Pikatoimitus asiakkaalle klo 15:00 Lentoaika Kiinasta 9 h Mahdollisuus kilpailla Kiina-ilmiön kanssa
Tapauksia Alphaform RPI Oy
Mahdollisuuksia Valmistetaan ohut kuorityökalu Lasketaan minne tarvitaan lisää tukea Rakennetaan tuet ja materiaalien vahvuudet tarpeen mukaan Saadaan suuri jäähdytysnestetilavuus Ohjataan jäähdytystä pintakerroksen ainevahvuudella Jaksoaikojen huomattava lyheneminen Tässä tapauksessa voidaan sallia sintratun aihion pinnan viimeistelykoneistus
Tulevaisuuden työkalut
Tuotantokomponenttien pikavalmistus, etuja Automaattinen menetelmä Ei kappalekohtaisia tuotantovälineinvestointeja Monimutkaisuus on hyve (integraatioaste) Joissakin tapauksissa nopea ja halpa Mahdollisuus materiaalien räätälöintiin Kokoonpanot Äärimmäinen joustavuus Customointi
Rapid Manufacturing Conventional manufacturing Costs Time