Metallijauheiden valmistus ja 3D tulostuksen asettamat vaatimukset

Samankaltaiset tiedostot
Metallitulostuksen materiaalit

Metallien 3D-tulostuksen trendit

Metallien 3D-tulostus Tilanne ja kehitysnäkymät Itä-Suomen Teollisuusfoorumi Joensuu,

SMACC Välkky-hanke: 3D-tulostuksella kilpailukykyä pk-yrityksiin

3D-tulostustekniikat

3D-tulostus - uusia mahdollisuuksia koulutukseen ja kilpailukykyä yhteiskuntaan

3D-tulostuksen kaasut. 3D-päivä, Vossi Group Oy.

3D-VALLANKUMOUKSEN VOITTAJAKSI

Materiaalia lisäävä valmistus (AM) ja 3D-tulostus

3D-tulostus - uusia mahdollisuuksia koulutukseen ja kilpailukykyä yhteiskuntaan

Konetekniikan koulutusohjelman opintojaksomuutokset

Metallitulostuksen mahdollisuudet D-tulostuksen akatemia Tampere

Metallin lisäävä valmistus Hämeessä, Jarmo Kastell, Delva Oy Lisäävän valmistuksen mahdollisuudet, LAMK Lahti,

Metallien 3D-tulostus uudet liiketoimintamahdollisuudet

Lasertekniikan mahdollisuudet uusien materiaalien ja rakenteiden valmistamisessa

Manufacturing 4.0. Future of Manufacturing SP3, LUT Laser

FAST FLEXIBLE RELIABLE HIGHEST CREDIT RATING OF AAA. QUALITY SYSTEM ACCORDING TO ISO 9001:2015. FINNISH EXPERTISE

Välkky työpaja 2: Liiketoimintaa 3D-tulostuksella Tilaisuuden avaus

3D-tulostus. räjäyttää asiakasarvon

Tulevaisuuden tehdas 2020 Petri Laakso, Senior Scientist

Metallien 3D-tulostus

Puolustusvoimien tutkimuslaitos

Tuhkasta uutta liiketoimintaa (TUULI)

Välkky työpaja 1: Tilaisuuden avaus

3D-tulostus teollisena valmistusmenetelmänä. Konepajamiesten seminaari Messukeskus, Pentti Eklund VTT

Prof. Petri Vuoristo

3D Printing Applications in Industry and Home

Metallipinnoitus pinnoitusmenetelmien mahdollisuudet ainetta lisäävässä valmistuksessa

Metallien 3D-tulostuksen tulevaisuuden trendit ja näkymät

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Metallien 3D-tulostus mahdollisuus ja haasteet. LUT School of Energy Systems Konetekniikan osaamisalue Lasertyöstön tutkimusryhmä

Metal 3D. manufacturing. Kimmo K. Mäkelä Post doctoral researcher

Lausuntopyyntöluettelo HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Examiners: Professor Antti Salminen Docent Heidi Piili

3D-tulostus ja sen mahdollisuudet valimoteollisuudessa. Kalle Jalava

Metallipinnoitus pinnoitusmenetelmien mahdollisuudet ainetta lisäävässä valmistuksessa

Laser additive manufacturing (aka 3D printing) of metallic materials

Pinnoitustekniikka tänään ja tulevaisuudessa

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

VTT EXPERT SERVICES OY

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA, MITTAUSPALVELUT

YOUR NEW DIMENSION OF POSSIBILITIES. Metallien 3D-tulostus ja käyttökohteet Vesa Kananen, 3DSTEP Oy 3D-tulostuksen savolainen vallankumous 1.12.

BENTO -ohjelma. KYT seminaari,

Re-use of Surplus Foundry Sand by Composting (LIFE13 ENV/FI/000285)

BENTOMAP = Bentoniitti- ja tunnelin täyteainetutkimuksen osaamistason kartoitus

METALLITULOSTUS 3D INVEST JA 3D BOOSTI - HANKKEET

BRUTTO PINTA- ALA (M 2 ) KEHYKSEN MATERIAAL I. EA-HP-1500/47-18 Super heat ALUMIINI 1, , *1680*110 59

3D-tulostus ja lämpökäsittely - prosessiparametrit, muodostuvat mikrorakenteet ja lämpökäsittelyt

3D tulosteiden lämpökäsittelyt ja niiden vaikutus lopputuotteeseen

YRITYS JA PALVELUT. Toni Järvitalo.

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Teknologian tutkimuskeskus VTT. Energia- ja moottoritutkimus. Nils-Olof Nylund

3D TULOSTUS METALLITULOSTUS

Komposiittien tutkimustoiminta ja tuotekehityspalvelut Suomessa. Rasmus Pinomaa, Muoviteollisuus ry Lujitemuovipäivät

3D-tulostus lääketieteessä Eero Huotilainen Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu

Teollisuuden tulostaja. Muovituotteiden teollinen sarjavalmistus 3D-tulostamalla

Konetekniikan kandidaatin tutkinto

Kalustetestaus- ja asiantuntijapalvelut.

Catalytic conversion of synthesis gas: Methods and applications

VTT EXPERT SERVICES OY VTT EXPERT SERVICES LTD.

Teollisuuden tulostaja. Muovituotteiden teollinen sarjavalmistus 3D-tulostamalla

Robotiikka ja 3D-tulostus

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA, MITTAUSPALVELUT

Materiaalien sähköiset ominaisuudet - tutkimuksen ja kehityksen painopistealueita. Jani Pelto VTT

3D-tulostuksen mahdollisuudet. Saarijärvi

3D-tulostus. ebusiness Forum. Jukka Tuomi Finnish Rapid Prototyping Association, FIRPA Aalto University. Linnanmäki

NDT-TUTKINNOT Standardit, level-2 tutkinnot NDT LEVEL 2 PÄTEVYYSTUTKINNOISSA KÄYTETTÄVÄT STANDARDIT

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

3D-TULOSTAMINEN: PÄÄSTÖT JA

Advanced Research on Steels Research on Advanced Steels. CASR Research Seminar Opening and Current Issues

Remember to register for an exam no later than one week before it is held. Tentti /Vk. Day Date Time Course code and name Room

VTT ja tuulivoiman t&k. Tuulivoiman Workshop, Pasila Esa Peltola, johtava tutkija, VTT

OPEN YOUR MIND LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO

TENTEISSÄ SALLITTU KIRJALLISUUS (päivitetty ) Jos ei tenttiä mainittu, ei myöskään lisämateriaalia.

Space for work, meetings and events. Expert Services for knowledge intensive and growth oriented SME s


Flexbright Oy Embedded software/hardware engineer

3D tulostus kierrätetystä materiaalista. Antti Salminen

TEOBAL Teollisuuden sivutuotteiden hyödyntäminen ballistisissa suojamateriaaleissa

Fimecc Tutkimusta yritysten lähtökohdista Miten mukaan? Fimecc, CTO Seppo Tikkanen

UUDET TYÖVÄLINEMATERIAALIT 3-D TULOSTUKSEEN JA PERINTEISEEN TYÖVÄLINEVALMISTUKSEEN

Savupiippujen standardisointi CEN/TC Timo Pulkki Rakennustuoteteollisuus RTT ry

Metallien 3D-tulostus räjäyttää asiakasarvon:

PLASTOCO Oy Ab PLASTOCO OY AB. teknisten muoviosien sopimusvalmistaja

Thin Films Technology. Lecture 3: Physical Vapor Deposition PVD. Jari Koskinen. Aalto University. Page 1

Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Teollisuuden 3D-tulostaja

Pinnoitteilla kestävyyttä ja uusia ominaisuuksia

TENTEISSÄ SALLITTU KIRJALLISUUS (päivitetty ) Jos ei tenttiä mainittu, ei myöskään lisämateriaalia.

AJATUKSIA KÄSITYÖTIETEEN ONTOLOGIASTA

JUHO-PETTERI STORBERG MATERIAALIA LISÄÄVÄN VALMISTUKSEN ARVONTUOTTO

Teknologiat yrityksille muovin hyödyntämiseen

Pekka Mansikka-aho. Materiaalia lisäävä valmistus

Global Economy is Expected to Grow by 3.5% in 2015

Savupiippujen standardisointi CEN/TC Timo Pulkki Rakennustuoteteollisuus RTT ry

3D-tulostuksen hyödyntäminen valutuotteiden valmistuksessa. Valunkäytön seminaari, Tampere Roy Björkstrand

Ultralujien terästen särmäys

Digitaalinen kappaletuotanto - Nopeasti markkinoille

Keskittämisrenkaat. Meiltä löytyy ratkaisu jokaiseen putkikokoon, 25 mm ja siitä ylöspäin.

Eurokoodi 2016 seminaari

Transkriptio:

TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Kuvapaikka (ei kehyksiä kuviin) Metallijauheiden valmistus ja 3D tulostuksen asettamat vaatimukset Senior Scientist Juha Lagerbom, VTT

Sisällys Markkinat AM-jauheille asetettavat vaatimukset yleensä Valmistusmenetelmät Käyttöproseduuri Kierrätettävyys Testausmenetelmät VTT:n palvelu 12.10.2017 2

Markkinat 3D-printtaus yleisesti, kuten myös metallien AM-valmistus rajussa kasvussa. EUROPM 2017 viime viikolla n- puolet esityksistä AM-aiheisia. Kokonaisuudessaan metallijauhetoimitukset n. 10 mrd. 3D-printing industry globally Source: Wohlers report 2016 Fig. 2 Forecast for metal powder additive manufacturing 12.10.2017 3

Markkinat 3D-printtauksen sovellettavuus on hinta riippuvaista. Valmistusnopeus määrittelee pääosin hinnan. Nykyinen nopeus luokkaa 100 cm 3 /h monilaserlaitteilla. Lankalaitteilla nopeampi, mutta epätarkempi. 12.10.2017 4

Markkinat, myytyjä metalliprinttereitä 12.10.2017 5

AM-menetelmät SLM/SLS selective laser melting/sintering Jauhepetisintrausmenetelmä Laser tai EB Binder jet Jauhe kiinnitetään sideaineella Filament printing Muovi ja jauhe nauhana joka sulatetaan kappaleeksi Granulina vastaavasti Nykyään myös työstökeskusten lisäosina 12.10.2017 6

AM-jauheille asetettavat vaatimukset yleensä SLM/SLS Koostumus Oikea Sopiva käyttötarkoitukseen Sopiva menetelmään Puhtaus Hapettumattomuus Kuivuus Muut epäpuhtaudet Juoksevuus Pakkaantuvuus 12.10.2017 7

AM-jauheille laadun merkitys Jauhe merkittävässä osassa Mekaaniset ominaisuudet Toistettavuus samalla laitteella Laiteiden välisten erojen merkityksen pieneneminen Virheiden määrän väheneminen laadukkailla jauheilla Pintavirheiden väheneminen AM-jauheita koskeva standardointi on käynnissä. https://www.astm.org/standards/f2924.htm https://www.iso.org/committee/629086.html ISO 4497 Metallic Powders, Determination of Particle Size by Dry Sieving (or ASTM B214 Test Method for Sieve Analysis of Metal Powders) ISO 13320 Particle Size Analysis Laser Diffraction Methods (or ASTM B822 Test Method for Particle Size Distribution of Metal Powders and Related Compounds by Light Scattering) 12.10.2017 8

AM-jauheille asetettavat vaatimukset Kitka ja gravitaatio Juoksevuudeltaan optimaalinen jauhe ei ole optimaalinen pakkaantuvuuden suhteen 12.10.2017 9

Valmistusmenetelmät Kaasuatomisointi Pyöreitä jauhepartikkeleja Hapettumattomia jauheita Tiiviitä jauhepartikkeleja Ilma-atomisointi Yleensä vaaditaan pelkistysvaihe Vesiatomisointi Jauhepartikkelien muoto epätäydellinen Saattaa tarvita pelkistyksen Sintraus/sulatus ja murskaus 12.10.2017 10

Valmistusmenetelmät 12.10.2017 11

Valmistusmenetelmät RF-plasma spheroidization Jauheiden pallotusta Voidaan pyöristää jauhepartikkeleja joiden muoto ei ole täydellinen powder RF electrical supply (MHz) plasma melting 12.10.2017 12

Kaupalliset jauheet Laite/jauhevalmistajilta saatavana koko paketti Jauheet, parametrit Erien väliset erot Erän sisällä tapahtuva vaihtelu Laitteiden väliset erot esim. lasertehossa Laadulla on hintansa 150-700 /kg, Ti kalleinta Jauheen hinta pienehkö osa kappaleen hinnasta Uudet/räätälöidyt koostumukset mahdollisia Jauheet osattava speksata Mahdollisesti seulottava tai ilmaluokiteltava SLM parametrit haettava 12.10.2017 13

Kaupalliseyt jauheet EOS ja SLM 18 Mar 300 / 1.2709 Stainless steel 17-4 / 1.4542 Hardenable stainless steel 15-5 / 1.4540 1.4404 / UNS S31673 Tooling grade steel 4PH Stainless steel 17-4PH / 1.4542 / X5CrNiCuNb17-4 ASTM F899-12b Inconel 718, UNS N07718, AMS 5662, mat. # 2.4668 Inconel 625, UNS N06625, AMS 5666F, mat. # 2.4856 CoCrMo super alloy, UNS R31538, ASTM F75 CoCrMo super alloy CoCrMo super alloy Ti6Al4V light metal Ti6Al4V ELI TiCP Grade 2, 3.7035, ASTM F67 (UNS R50400), ISO5832-2) AlSi10Mg light metal 12.10.2017 14

Käyttöproseduuri Jauheiden säilytys kuivassa suljetussa astiassa Vältetään ylipitkiä varastointiaikoja Jauheet mielellään kuivataan ja kaadetaan koneeseen välttäen ilmakosketusta. Maksimoidaan juoksevuus, vaikka ei olisikaan välttämätöntä. Laadunvarmistustesti kaikille jauheille Jauheita käsiteltäessä työsuojelulliset näkökohdat tulee ottaa huomioon. Laitteet suljettuja, mutta jauhetta vaihdettaessa ja käytettyä jauhetta seulottaessa tulee käyttää asianomaisia suojaimia. 12.10.2017 15

Kierrätettävyys Käytetty jauhe voidaan kierrättää monia kertoja Seulotaan toisiinsa tarttuneet partikkelit pois Koska prosessi tapahtuu suojakaasussa ei merkittävää hapettumaa ilmene. Uudelleen käytettävän jauheen juoksevuus usein jopa alkuperäistä parempi Agglomeroitunut seulanpäälle jäänyt osa voidaan tarvittaesa jauhaa uudelleen käyttöön Tukirakenteet ja epäonnistuneet kappaleet romunkierrätykseen eli uudelleen sulatukseen 12.10.2017 16

Testausmenetelmät (VTT) Juoksevuusmittaus Kaksi eri kartiota Pakkautuvuus Vapaa Täristetty XRD EDS Kemiallinen analyysi 12.10.2017 17

Testausmenetelmät - Mittaa voiman ja momentin jauhepatjassa alas- tai ylöspäin mentäessä. - Pakattuna tai leijutettuna. - Ei yleisesti käytössä hinnan ja tulosten tulkintavaikeuden vuoksi Jauhereometria 12.10.2017 18

VTT:n AM-jauheiden testausprofiili Kuivaus 60ºC 4 h Juoksevuus jyrkemmällä ja loivemmalla kartiolla Pakkaustiheys (apparent density) % materiaalitiheydestä Partikkelikokomittaus (Malvern mastersizer) SEM morfologia tutkimus XRD tarvittaessa Toistetaan kierrätettävälle jauheelle Suositellaan laadunvarmistukseksi kaikille. 12.10.2017 19

VTT:n palvelu tarjoama 12.10.2017 20

Core competences in powder technology in VTT Material efficiency via tailored material and production routes Phenomena and affecting parameters Multiscale material modelling ProperTune TM Materials Processes Characterisation Performance Powder development and production Metals, ceramics polymers and composites Raw material synthesis Milling systems Gas atomisation Spray drying Post treatments Consolidation 3D printing Thermal spraying Laser cladding Hot Isostatic Pressing (HIP) Powder Injection Molding (PIM) Reactive synthesis Sintering Performance Materials in service environments Degradation mechanisms Lifetime evaluation Efficient performance, profitable operation Optimised cost per production Sustainable and reliable production 21

Powder piloting service Powder manufacturing Powder consolidation Gas Atomisation Spray Drying Plasma Spheroidization Mechanical Alloying & Mixing Powder Classification Additive Manufacturing (AM) Hot Isostatic Pressing (HIP) Powder Injection Molding (PIM) Self-Propagating High Temperature Synthesis (SHS) Thermal Spraying Laser Cladding Post treatments and characterization Heat Treatments Surface Treatments Performance Testing & Validation Powder characterization 12.10.2017 22

Yhteenveto Jauhe on metallien AM-valmistuksessa ehkä merkittävin parametri Jauheen ominaisuudet ja toimivuus kannattaa testata ennen käyttöä, koska valmistus vielä kallista. Laitevalmistajien omat jauheet usein suositeltavia joskin kalliita. Räätälöidyt koostumukset mahdollisia, jos tietää mitä tekee. VTT:n palvelut käytettävissä. 12.10.2017 23

Kiitokset mielenkiinnosta Lisätietoja mm. tomi.lindroos@vtt.fi https://www.epma.com/640-introduction-to-additive-manufacturing-technologybrochure/file?thankyou=1&download=1 http://www.vtt.fi/powder 12.10.2017 24

TEKNOLOGIASTA TULOSTA