Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

150319 am esitelmä fv

822 views

Published on

Professori Antti Salminen kertoi 3D- tulostuksesta. 3D teknologia mullistaa valmistuksen. Energiaa ennakointiin seminaarin aineistoa 19.3.2015

Published in: Technology
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

150319 am esitelmä fv

  1. 1. 3D-tulostus mullistaa valmistustekniikan Antti Salminen LUT School of Energy Systems Konetekniikan osaamisalue
  2. 2. "3D printing is worth my time, attention, money and effort" Jeffrey Immelt CEO, GE Lappeenranta 19.3.2015 3Tampere 24.10.2012 "3D printing has the potential to revolutionize the way we make almost everything” Barak Obama, President of USA Outotec, Lappeenranta, 24.4.2013Lappeenranta, 30.4.2013Imatra, 17.5.201327.2.2014
  3. 3. Lappeenranta 19.3.2015 4Messukeskus, Helsinki   4.9.2013Lappeenranta,  17.10.2013Tampere,  24.10.201327.2.2014
  4. 4. Tutkimus voimakkaassa nousussa − “USA aikoo panostaa 30 miljoonaa dollaria yksistään uuden 3D-tulostustutkimuskeskuksen perustamiseen Youngstowniin Ohioon…” − “Iso-Britanniana hallitus investoi 15 miljoonaa puntaa 3D-tulostusteollisuuteen ja alan tutkimukseen…” Lappeenranta 19.3.2015 5 The Telegraph smartplanet.com Messukeskus, Helsinki   3.9.2013Messukeskus, Helsinki   4.9.2013Lappeenranta,  17.10.2013Tampere,  24.10.201327.2.2014
  5. 5. Tutkimus voimakkaassa nousussa − “Singaporen hallitus on ilmoittanut investoivansa seuraavan viiden vuoden aikana yli 500 miljoonaa dollaria tulevaisuuden valmistustekniikoiden, kuten 3D- tulostuksen, tutkimukseen säilyttääkseen kilpailukykynsä Kaakkois-Aasiassa…” − “…Kiina on ilmoittanut perustavansa kymmenen 3D- tulostustutkimuskeskusta kymmeneen Kiinan suurimpaan kaupunkiin…” Lappeenranta 19.3.2015 6 3D Printing Industry Today engineering.com Messukeskus, Helsinki   3.9.2013Messukeskus, Helsinki   4.9.2013Lappeenranta,  17.10.2013Tampere,  24.10.201327.2.2014
  6. 6. 3D tulostuksen käyttö Lappeenranta 19.3.2015 7 Kuluttajatuotteet/ Elektroniikka 20,3% Moottoriajoneuvot 19,5% Lääketiede/ Hammaslääketiede 15,1% Ilmailu 12,1% Teolliset koneet ja laitteet 10,8% Tutkimuslaitokset 8,0% Valtio/ sotilas 6,0% Arkkitehtuuri 3,0 % Muut 5,3% Wohlers 2013
  7. 7. 3D tulostuksen sovellustavat Lappeenranta 19.3.2015 8 Toiminnalliset osat: 28,1% Visuaaliset apuvälineet: 10,40% Muut: 1,3% Esittelymallit: 9,50% Sovite ja kokoonpano: 17,5% Työkaluvalmistuksen prototyypit:11,3% Valumuotit: 10,8% Työkalut: 4,8% Opetus ja tutkimus: 6,4% Wohlers 2013
  8. 8. Jauhepetisulatus, laser Lappeenranta 19.3.2015 9 Laser Jauheenlevitin, ”kaapa” Jauhevarasto Rakennusalusta, ”platta” Osa Ylijäämäjauheen varasto Skanneri
  9. 9. AM: jauhepeti prosessit Lappeenranta 19.3.2015 10 1. Jauheen levitys 2. Kerroksen sulatus 3. Rakennusalustan laskeminen 4. Jauheen levitys 5. … Rakennusalustan laskeminen Kerroksen sulatus Jauheen levitys
  10. 10. Osan valmistus Lappeenranta 19.3.2015 11 Osan irrotus 3D mallinnus Mallin käsittely
  11. 11. Digitaalinen 3D malli Lappeenranta 19.3.2015 12 Gibson et al., Additive Manufacturing Technologies
  12. 12. Tämän päivän haasteet Lappeenranta 19.3.2015 13 Lajitelman laajuus ja monimutkaisuus Tuotteen elinkaari Raaka-aineiden hinnat Tuotekehitykseen käytettävissä oleva aika Sarjakoko Osan hinta Perinteinen tuotanto
  13. 13. Sarjasuuruus 22.2.2015 14 Sarjasuuruus Kustannukset Perinteinen tuotanto 3D tulostus ja Digitaalinen tuotanto fotoneilla
  14. 14. Sarjasuuruus 22.2.2015 15 Kappaleen paino Kustannukset Perinteinen tuotanto 3D tulostus ja Digitaalinen tuotanto fotoneilla
  15. 15. Tuotteen monimutkaisuus 22.2.2015 16 Tuotteen monimutkaisuus Kustannukset Perinteinen tuotanto 3D tulostus ja Digitaalinen tuotanto fotoneilla
  16. 16. Rakenteen keventäminen Painonsäästö Perinteinen, Al7075 337,5 g 3D tuloste, TiAl6V4 250,0 g Lappeenranta 19.3.2015 17 Vaatimukset Rakenteen optimointi Tulosten tulkinta Uudelleen mallinnus FE-analyysi Lopullinen design 26% Bambun rakenne
  17. 17. 3D tulostus sallii monimutkaisuuden Lappeenranta 19.3.2015 18
  18. 18. Toimielimen palkki  Koneistettu perinteinen rakenne • Mistä voidaan poistaa materiaalia • Tehdään koneistuksen ”ehdoilla”  Valettu • Selvästi jouheampi rakenne • Tehdään valun ”ehdoilla”  3D tulostettu rakenne • Jouheva • Kevyt • Tehty sovelluksen ”ehdoilla” Lappeenranta 19.3.2015 19 Source: Michael Mues Diploma Thesis, FH Aachen
  19. 19. Tämän hetkellä ajatellaan, että tuote valmistetaan materiaalia poistamalla tai liittämällään osia toisiinsa. Ajattelu pitäisi muuttaa niin että valmistus tapahtuu lisäämällä materiaalia, ominaisuuksia,… Lappeenranta 19.3.2015 20
  20. 20. Pakosarja − Formula Studentin pakosarja  Monimutkainen ja iso geometria  Yksi osa  Ohutseinäinen rakenne  Vaikea valmistaa − Materiaali  EOS Nikkeliseos IN625 Sopii suurille kuormille ja korkeille lämpötiloille  Rakennusaika: 35 h Lappeenranta 19.3.2015 21
  21. 21. Lämmönvaihdin konsepti Lappeenranta 19.3.2015 22 − Optimoitu lämmönvaihdin:  Laite, jossa toistetaan elementtejä voidaan muotoilla vapaasti  Itsekantava, integroidut jäähdytin- rivat ulkopinoissa  Pisaranmuotoisen itsekantavat putket  Turbulenssi generaattori jäähdytin- putkien sisällä häiritsevät virtausta ja lämmönsiirron maksimoimiseksi  Materiaali: EOS Alumiini AlSi10Mg  Laite: EOSINT M 270  Rakennusaika: n. 85 h
  22. 22. Golfpallon muotti − Räätälöity jäähdytys  Jäähdytyskanavat noudattavat muotin geometriaa  tehostettu jäähdytys − Tuottavuuden nousu 20 % Lappeenranta 19.3.2015 23
  23. 23. Jakotukki − Yhdistää kaksi tulokanavaa yhdeksi lähtökanavaksi − Alkuperäinen rakenne:  Umpiaine neljällä poratulla reiällä Lappeenranta 19.3.2015 24 Edestä Päältä
  24. 24. Ristikkorakenteinen jakotukki − AM rakenne:  Ristikkorakenne  FEM optimoitu rakenne kannattaa optimoituja virtauskanavia Lappeenranta 19.3.2015 25
  25. 25. Turvavyön solki, 1 − Perinteinen terässolki painaa 155 g − Uuden soljen suunnittelussa säilytetään rakenne niin, että tulokset ovat vertailukelpoisia − Tavoite oli kehittää solki jos kestää minimimassalla kohtuulliset kuormitushuiput − Uusi solki optimoitiin AM:lle − Osa aseteltiin niin, että tukirakenteiden määrä minimoitui − Solki ja vastakappale tehtiin samalla kertaa Lappeenranta 19.3.2015 26
  26. 26. Turvavyön solki, 2 − Uusi titaanisolki painaa 70 g, eli 85 g (55%) vähemmän kuin alkuperäinen − Airbus A380, 853 istuinta: painonsäästö 72,5 kg − Lentokoneen elinikänä säästyy 3,3 miljoonaa litraa polttoainetta − Solkien valmistus maksaa n. £165 000 ja säästää yli £2 M Lappeenranta 19.3.2015 27
  27. 27. Polttoainesuutin − DMLS Swirler Suutin:  Erittäin monimutkainen rakenne yhdellä osalla.  Alun perin juotettu 21 eri osasta  Valmistusajan lyheneminen 6 viikosta 2 viikkoon  Kustannussäästö 50 %  Painonsäästö 40 %  Robustimpi rakenne  Ei juotosliitoksia  Materiaali: EOS Kobolttikromi MP1 Lappeenranta 19.3.2015 28
  28. 28. Kuulolaitteet − Audiologi mittaa korvakäytävän geometrian 3D skannerilla. Mallin ja korvan tarkastuksen jälkeen tuote voidaan valmistaa. − Printteri tekee “adapterin” korvan ja kuulokojeen välille, eli elektroniikka sovitetaan osan sisälle. − Prosessi tehdään päivässä eli nopeammin ja laadukkaammin kuin perinteisesti − Mikrometrin tarkkuus tuottaa paremman sovitteen. − Tällä hetkellä AM tuotteilla on n. 100% markkinaosuus ja niitä on tehty yli 10 miljoonaa. − Seuraavaksi ennustetaan, että kuulokkeiden valmistuksessa siirrytään tähän teknologiaan, joka on jo valmis. Lappeenranta 19.3.2015 29
  29. 29. Kuulolaite − Käytössä on yli 10 000 000 3D tulostettua kuulolaitteen osaa. − 3D tulostus on käytetyin tekniikka. − Käyttäjäkohtainen laite on mukavampi ja syrjäyttää massatuotetut kilpailijat. − Koko teollisuudenala on muuttunut 3D tulostuksen ansiosta. Lappeenranta 19.3.2015 30
  30. 30. Kuulolaitteiden markkinan kehitys Lappeenranta 19.3.2015 31 Laitteitakpl/kk kokonaismyynti 3D-tulostus 3D-tulostuksen osuus kokonaismyynnistä 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Jan Eite Bullema, TNO
  31. 31. Airbus: Print me an airplane Lappeenranta 19.3.2015 32

×