Suunnitteluohjeistuksen ja -vaiheistuksen laatiminen 3D-tulostettaville metallikappaleille.
Koistinen, Lari (2020)
Koistinen, Lari
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020061819088
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2020061819088
Tiivistelmä
Metallien ainetta lisäävä valmistus, toiselta nimeltään 3D-tulostus, on koko ajan kehittyvä valmistustekniikka, joka on etenkin lentokoneteollisuuden suuren huomion kohteena. Nykyään 3D-tulostuspalveluja tarjoaa useampi yritys Suomessakin. 3D-tulostus antaa suunnittelijoille huomattavasti enemmän vapauksia verrattuna perinteisiin valmistusmenetelmiin. Tämän ansiosta 3D-tulostus on mahdollistanut myös erilaisten optimointimenetelmien suosion kasvun. Näillä menetelmillä voidaan optimoida muun muassa kappaleen suorituskykyä. Nämä vapaudet tuovat kuitenkin omat haasteensa suunnitteluun, sillä suunnittelijoiden on kyettävä unohtamaan perinteiset rajoittavat tekijät.
Tämä opinnäytetyö tehtiin Patria Aviation Oy:lle. 3D-tulostuksen ollessa vielä uusi valmistusmenetelmä ei Patrialla ole vielä täyttä suunnittelukykyä metallien 3D-tulostusta varten. Näin ollen syntyi tarve suunnitteluohjeistukselle, joka on tarkoitettu suunnittelijoiden käyttöön. Suunnitteluohjeistuksen tarkoituksena on helpottaa suunnittelijoiden työtä sekä auttaa muistamaan tiettyjä raja-arvoja. Suunnitteluohjeistus laadittiin laajan kirjallisuus- ja tutkimusperehtymisen jälkeen. Ohjeistusta varten ei suoritettu testitulostuksia, jolloin ohjeistuksen tuli olla yleispätevä. Tämä valmistunut ohjeistus jää vain Patrian käyttöön, eikä sitä näin ollen julkaista tämän työn yhteydessä.
Vaiheistusta varten suunniteltiin perinteisiä valmistusmenetelmiä varten suunniteltu kappale uudelleen hyödyntäen muun muassa topologian optimointia. Lopputuloksena saatiin vaiheistus, joka laadittiin prosessikaavion muotoon. Tuloksena saatu prosessikaavio ei kuitenkaan ole Patrian virallinen ylläpitämä prosessi. Vaiheistuksen yhteydessä uudelleen suunnitellulle kappaleelle suoritettiin vielä lopuksi valmistuksen simulointi. Työtä olisi suositeltavaa jatkaa jatkotutkimuksilla, eli valmistamalla työn tuloksena syntynyt kappale, jotta voidaan varmistua menetelmien toimivuudesta. Lisäksi tärkeää olisi tehdä testitulostukset, jotta
saataisiin tulostin- ja materiaalikohtaiset suunnitteluohjeet.
Tämä opinnäytetyö tehtiin Patria Aviation Oy:lle. 3D-tulostuksen ollessa vielä uusi valmistusmenetelmä ei Patrialla ole vielä täyttä suunnittelukykyä metallien 3D-tulostusta varten. Näin ollen syntyi tarve suunnitteluohjeistukselle, joka on tarkoitettu suunnittelijoiden käyttöön. Suunnitteluohjeistuksen tarkoituksena on helpottaa suunnittelijoiden työtä sekä auttaa muistamaan tiettyjä raja-arvoja. Suunnitteluohjeistus laadittiin laajan kirjallisuus- ja tutkimusperehtymisen jälkeen. Ohjeistusta varten ei suoritettu testitulostuksia, jolloin ohjeistuksen tuli olla yleispätevä. Tämä valmistunut ohjeistus jää vain Patrian käyttöön, eikä sitä näin ollen julkaista tämän työn yhteydessä.
Vaiheistusta varten suunniteltiin perinteisiä valmistusmenetelmiä varten suunniteltu kappale uudelleen hyödyntäen muun muassa topologian optimointia. Lopputuloksena saatiin vaiheistus, joka laadittiin prosessikaavion muotoon. Tuloksena saatu prosessikaavio ei kuitenkaan ole Patrian virallinen ylläpitämä prosessi. Vaiheistuksen yhteydessä uudelleen suunnitellulle kappaleelle suoritettiin vielä lopuksi valmistuksen simulointi. Työtä olisi suositeltavaa jatkaa jatkotutkimuksilla, eli valmistamalla työn tuloksena syntynyt kappale, jotta voidaan varmistua menetelmien toimivuudesta. Lisäksi tärkeää olisi tehdä testitulostukset, jotta
saataisiin tulostin- ja materiaalikohtaiset suunnitteluohjeet.