Kompressori- ja turbiinipyörien valmistus ainetta lisäämällä

Abstract

Ainetta lisäävä valmistus on noussut viime vuosina yhdeksi nopeimmin kasvavista teollisuuden aloista. Metallisten kappaleiden valmistamisessa ainetta lisäämällä hyödynnetään laseria liittämään ohuita kerroksia toisiinsa joko metallijauheesta tai -langasta. Laseravusteisissa ainetta lisäävissä tuotantotekniikoissa on pääsääntöisesti viisi vaihetta suunnittelusta valmiiseen kappaleeseen. Näitä vaiheita ovat CAD-mallin luominen, mallin muuntaminen LAM-laitteiston luettavissa olevaan STL-formaattiin, mallin jakaminen ohuisiin kerroksiin, itse rakentaminen ja jälkityöstö. Tuotantotekniikat voidaan jakaa karkeasti laser-sintraukseen, laser-sulatukseen sekä laserpinnoitukseen. Erilaisten kompressori- ja turbiinipyörien materiaalit riippuvat suuresti käyttökohteesta. Auton turboahtimien kompressoriosalta ei vaadita niin suurta lämmönsietokykyä kuin turbiiniosalta, joten kompressoripyörät turboahtimissa on yleensä rakennettu alumiinipohjaisista metalliseoksista. Korkeammassa lämpötilassa toimivat juoksupyörät, kuten esimerkiksi turboahtimien turbiiniosat, on rakennettu muun muassa nikkeli- tai titaanipohjaisista metalliseoksista. LAM-tekniikan materiaalivalikoima on erittäin suuri, mikä sopii hyvin kompressori- ja turbiinipyörien valmistukseen. LAM-tekniikalla on kuitenkin monia haasteita kompressori- ja turbiinipyörien valmistuksessa. Ohuiden, kaarevien siipien valmistus voi tuottaa haasteita ja tukirakenteiden suunnittelua ennen kappaleen valmistamista saatetaan tarvita. LAM-tekniikan heikkouksia on myös kappaleiden huokoisuus ja suuri pinnankarheus, joita pystytään toki vähentämään oikealla jälkikäsittelyllä.