Sign In

3D tulostus kilpailutekijänä

Lisäävä valmistus - kohti digitaalista vallankumousta

Materiaalia lisäävä valmistus (AM= Additive Manufacturing) eli 3D-tulostus, on osa digitaalista vallankumousta. Se muuttaa valmistavan teollisuuden rakennetta ja toimintatapoja etenkin maissa, joissa yritysten kilpailukyky perustuu vaativiin tuotteisiin ja lyhyihin sarjoihin. VTT keskittyy AM-tutkimustyössään erityisesti metallien tulostukseen ja yritysten kilpailukyvyn lisäämiseen sen avulla.

Materiaalikehitys

VTT:llä on pitkä kokemus ja hyvät valmiudet räätälöidä tulostukseen tarkoitettujen metallijauheiden ominaisuuksia ja valmistaa kokeellisia jauheita eri käyttötarkoituksiin. Materiaaleja voidaan kehittää kohti suurempaa suorituskykyä ja toiminnallisuutta. Jokainen materiaali vaatii myös omat erityiset valmistusparametrinsa, jotta valmistettava tuote on virheetön. Lue lisää >>

Tuotteiden ja tulostusprosessin optimointi

AM antaa perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna suunnittelijalle huomattavasti suuremmat vapausasteet. Toisaalta myös AM prosesseilla on omat rajoitteensa, jotka tulee tuntea. VTT:llä on vahva osaaminen tuotteiden topologian optimoinnissa ja AM:n etujen hyödyntämisessä. Samanaikaisesti kappaleen kanssa suunnittelemme tulostusprosessin siten, että kappaleen tulostus on mahdollisimman edullista ja että kappaleiden laatu on optimaalinen.

Liiketoimintamallit ja AM:n integrointi tuotantoon

Lisäävä valmistus pakottaa yritykset miettimään liiketoimintamallejaan uudestaan. VTT auttaa asiakkaitaan vastaamaan esimerkiksi seuraaviin kysymyksiin: Onko lisäävästä valmistuksesta minulle kaupallista hyötyä? Mitä kappaleita kannattaa valmistaa nyt ja mitä mahdollisesti lähitulevaisuudessa? Voinko parantaa tuotteitteni kilpailukykyä tai saada aikaan uusia tuotteita? Kuinka integroin uuden teknologian tuotantoprosessiini? Kuinka hallitsen materiaalien, prosessin ja tulostettavien tuotteiden kontrolloinnin ja laadunvalvonnan?

 

​VTT:n lisäävän valmistuksen laitteisto kattaa koko tuotantoketjun jauheesta valmiiksi tuotteeksi

Lisäävä valmistus / 3D-tulostus

Jauhepetisulatus

  • Kolmiulotteisia metallikomponentteja suoraan 3D-CAD mallista: selektiivisesti lasersulattamalla metallijauhetta kerros kerrokselta.
  • SLM Solutions SLM 125 HL
  • Tulostuskammio: 125x125x125 mm
  • Pienennettävissä 50x50x50 jauheentarpeen minimoimiseksi ja ketterään uusien materiaalien testaamiseen
  • Laser: IPG-YLR 400W kuitulaser 1070 nm aallonpituudella
  • Atmosfääri: inerttikaasu (argon, typpi)
  • Vapaasti säädettävissä olevan prosessiparameterit
  • Kerrospaksuus: 20-75 μm, 1 μm askelväli
  • Soveltuu lähes kaikille hitsattaville metalleille ja seoksille sekä materiaalikehitykseen

 

 

 

​Suoratulostus ruiskuttamalla

  • Monimateriaali-rakenteita suoraan 3D-kappaleiden pintaan
  • MesoScribe Mesoplasma-teknologia
  • Min. viivan leveys: 100 μm
  • Min viivan korkeus: 10 μm
  • Ruiskumateriaalit: metallit ja metalliseokset, keraamit
  • Alustamateriaalit: metallit, muovit, keraamit, komposiitit
  • Elektroniikan komponiitteja ja rakenteita voidaan integroida suoraan komponentteihin ja laitteisiin
  • Suoraviivainen prosessi: ei maskeja, ei jälkilämpökäsittelyjä tai -kovetusta
  • Alhainen lämmöntuonti

 

 

 

​Suoratulostus pastalla

  • Suoratulostustekniikka pastapohjaisten materiaalien 3D-tulostukseen
  • nScrypt 3Dn-300
  • CAD/CAM yhteensopiva
  • Tulostuskammio: 300x300x100 mm
  • Min. viivan leveys: 20 μm
  • Min. viivan korkeus: 5 μm
  • Tulostusmateriaalit: johteet, puolijohteet, eristeet, muovit, keraamit, pietsosähköiset materiaalt, ferriitit magneettisiin sovelluksiin, biomateriaalit: jopa eläviä soluja ja ruokaa voidaan tulostaa. Soveltuu myös tavallisille FDM-filamenteille.
  • Alustamateriaalit: metallit, muovit, keraamit, lasi, paperi ja jopa kankaat
  • Elektroniikan sovellukset ja komponentit (antennit, johteet, sensorit), aurinkokennot, lääketieteen sovellukset, biomateriaalien ja ruoan 3D-tulostus

 

 

 

Yhteistyökumppaneiden kautta VTT:llä on pääsy suurempiin 3D-metallitulostimiin ja lähes kaikkiin 3D-tulostusteknologioihin joita standardi ISO/ASTM 52900:2015 tunnistaa.

 

Muu laitteisto 

Jauheenvalmistus

Uusien 3D-tulostettavien metallimateriaalien kehitykseen VTT:llä on laitteistot ja osaaminen jauheenvalmistukseen räätälöidyin kemiallisin koostumuksin ja fysikaalisin ominaisuuksin, optimoiden jauheen 3D-tulostukseen soveltuvaksi.

  • Kaasuatomisointi
  • Plasmakäsittely
  • Jauhatus ja ilmaluokittelu
  • Jauheen karakterisointi: partikkelien muoto ja kokojakauma, koostumus, juoksevuus, pakkautuvuus
  • Lisätietoja: Powder Piloting

Jälkikäsittelyt

Tulostetut kappaleet voidaan lämpökäsitellä määrätyn mikrorakenteen saavuttamiseksi ja jäännösjännitysten lieventämiseksi. Jäännöshuokoisuus voidaan poistaa isostaattisen kuumapuristuksen avulla. Kappaleiden pinta voidaan viimeistellä puhaltamalla, koneistamalla ja hiomalla.

  • Korkeanlämpötilan tyhjiöuuni
  • Kiertouuni reaktiivisella atmosfäärillä
  • Isostaattinen kuumapuristus (HIP)
  • Pintakäsittelyt
  • Lisätietoja: Powder Piloting

Aineenkoetus ja suorituskyky

VTT:llä on kattava laitteisto ja osaaminen rikkovaan ja rikkomattomaan aineenkoetukseen materiaaliominaisuuksien ja tuotteen suorituskyvyn määrittämiseksi vaativissakin olosuhteissa.

​Lista viimeisimmistä lisäävää valmistusta käsittelevistä julkaisuista

Lehti- ja konferenssi julkaisut

 

 

 

 

 

 

 

 Tutkimusraportit

  • Digitaaliset varaosat
    Mika, S., Partanen, J., Tuomi, J., Chekurov, S., Björkstrand, R., Huotilainen, E., Kukko, K., Kretzschmar, N., Akmal, J., Jalava, K., Koivisto, S. & Vartiainen, M. (Aalto University) 
    Metsä-Kortelainen, S., Puukko, P., Jussila, A., Riipinen, T., Reijonen, J., Tanner, H. & Mikkola, M. (VTT) 
    Aalto University & VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, Project Final Report, 2018, 65 p.

 

 

 

 

Esityksiä

 

Kattava julkaisulista löytyy VTT:n Tutkimustietojärjestelmästä Pure

Missionamme on asiakkaidemme kilpailukyvyn parantaminen. Alla tuoreimpia referenssejä teollisuudesta ja käynnissä olevia projektejamme

Referenssit

Tutkimusprojektit

  • AdditiveManufacturABLE (Amable) 2017-2021
  • Industrialization of Hybrid and Additive Manufacturing – Implementation to Finnish industry (Hybram) 2016-2018
  • Benefit from additive manufacturing for efficient and sustainable electrical machines (BENADEL) 2016-2018
  • Digital Spare Parts (DIVA) 2016-2017