Direct digital manufacturing: projection stereolithography and incremental sheet forming

Tutkimustuotos

Tutkijat

  • Pekka Lehtinen

Organisaatiot

Kuvaus

Valmistustekniikoiden kehittyminen ja kuluttajien vaatimukset yksilöllisistä tuotteista johtavat siihen, että valmistusteollisuus siirtyy massatuotannosta pieniin tuotesarjoihin samalla tarjoten laajan tuotevalikoiman. Tähän uudenlaiseen tuotantoon erinomaisena ratkaisuna on digitaalinen valmistus, jossa kolmiulotteinen tuote valmistetaan suoraan digitaalisesta datasta yhdessä työvaiheessa riippumatta kappaleen monimutkaisuudesta. Digitaaliseen valmistukseen kuuluvat materiaalia lisäävät ratkaisut ja menetelmät, joissa haluttu muoto valmistetaan muovaamalla digitaalisen mallin mukaisesti kerroksittain. Digitaalisen valmistuksen monipuolisuudesta ja pienistä työstökuluista johtuen, se soveltuu erityisesti kappaleiden yksittäis- ja piensarjatuotantoon. Digitaalinen valmistus on kuitenkin vielä kehittymätön monilla aloilla, mutta menetelmien kehittyessä sillä tulee vaikuttamaan hyvin laajasti eri teollisuusaloihin. Tämän väitöskirjan tavoite on kehittää kahta digitaalista valmistustekniikkaa: (i) projektiostereolitografiaa ja (ii) numeerista painomuovausta. Ensimmäisessä tekniikassa on kyse materiaalia lisäävästä valmistuksesta, jossa muovinen kappale valmistetaan kovettamalla nestemäistä polymeeriliuosta kerroksittain. Toisessa tekniikassa puolestaan tuotetaan haluttu muoto metallilevyyn painomuovauksella. Ensinnäkin, tässä tutkimustyössä kehitettiin projektiostereolitografialaitteisto, jolla voitiin valmistaa kappaleita muutaman mikrometrin resoluutiolla. Lisäksi ratkaistiin valmistusprosessiin liittyä haasteita. Tutkimukseen kuului uusien kehittyneempien polymeeriliuosten (valmistusresoluutio, johtavuus, biohajoavuus, kovettumissyvyyden hallinta) ja valmistusmetodien kehittäminen, joilla voitiin parantaa valmistusnopeutta, lisätä sovelluskohteita ja julkaista uutta tietoa polymeeriliuosten kovettumisreaktiosta ja reaktioiden hallinnasta. Toiseksi, numeeriseen painomuovaukseen liittyvässä tutkimuksessa tarkoituksena oli kehittää menetelmän valmistustarkkuutta. Muovaus tapahtui liikuttamalla kovametallikärkeä halutun muodon mukaisesti metallilevyn pintaa pitkin kerroksittain. Tutkittavat materiaalit olivat alumiini, kupari ja teräs. Lämmittämällä muovauskohtaa laserilla voitiin parantaa metallien muovattavuutta ja valmistaa muotoja, joiden valmistaminen ilman lämmitystä ei olisi mahdollista.

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-7619-5
Sähköinen ISBN978-952-60-7618-8
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

  • stereolitografia, projektiostereolitografia, valoherkät polymeerit, numeerinen painomuovaus, 3D tulostus, digitaalinen valmistus

ID: 17675076