3D-tulostettu tuuliturbiinin vaihteen pienoismalli

Abstract

Työn aiheena on vaihteen pienoismallin suunnittelu ja toteutus 3d-tulostusta hyväksi käyttäen. Pienoismalli tehdään Moventas Gears Oy:n suunnittelemasta tuuliturbiinin vaihteesta. Vaihteen pienentämisestä johtuen malliin on suunniteltava uudet laakeripesät ja hammaspyörät. 3D-tulostuksen ja pienoismallin pienen koon ansiosta vaihdetta voidaan yksinkertaistaa suuresti ja näin vähentää tulostettavien osien määrää. Lisäksi työssä selvitetään, mitä ongelmia 3D-tulostus tuo valmistukseen ja suunnitteluun.

Työn kirjallisessa osassa selvennetään planeettavaihteen toimintaa yleisesti sekä esitellään Exceed Series 3+ vaihdetta. Lisäksi kerrotaan 3D-tulostuksesta, sen periaatteesta, erilaisista tulostusmenetelmistä, tulostinlaitteesta ja mahdollisista ongelmista tulostuksessa. Kokeellinen osa koostuu pienoismallin suunnittelusta ja valmistuksesta.

Valmistuksessa olleiden virheiden takia muutama osa jouduttiin tulostamaan uudelleen. Muutamia osia jouduttiin myös hieman jälkikäsittelemään tulostuksen jälkeen, jotta malli saatiin kasattua. Ongelmakohdaksi muodostui tulostimen ohjelmisto ja tulostustiedostot. Tulostusprosessi sujui kuitenkin hyvin. Lopputuloksena saatiin toimiva pienoismalli.

3D-tulostus toimii hyvin monimutkaisten kappaleiden tulostuksessa. Tulostuksen hinta nousi kuitenkin varsin korkeaksi. Tulostuslaitteistosta riippuen tulostuksen voisi mahdollisesti suorittaa myös halvemmallakin.

In this Bachelor’s thesis designing and manufacturing of miniature gearbox model using 3D-printing is documented. Miniature is done using the wind turbine gearbox model designed by Moventas Gears Oy. Because of scaling down the new bearing housings and gear wheels are needed to be designed to the gearbox. Also because of the small size and the benefits of the 3D-printing the gearbox can be simplified greatly in miniature design. Also the thesis studies what problems 3D-printing may cause in designing and manufacturing the miniature model.

Literature review explains the functions and mechanism of planetary gearbox and presents the Exceed Series 3+ gearbox. Also review focuses the principles of 3D-printing, different manufacturing types of printing, the printing- mechanism and the possible problems in 3D-printing.Empirical study consist the designing and manufacturing the miniature gearbox model.

Due the errors in manufacturing some parts of miniature model had to be printed again. Also some parts needed little post-treatment to fit the parts together. The main problems were caused by printing software and the printing files. The printing process itself worked fine. As a result, functional miniature model of gearbox was obtained.

3D-printing can be considered good manufacturing method with small complex parts, but some problems may appear for examples in printing software. However the printing cost rose quite high and depending on the printing machine. Printing could also maybe be performed more cheaply.