Metallien lisäävän valmistuksen valinta maanalaisen kaivoskoneen saranamekanismin valmistusmenetelmäksi
Reivonen, Antti (2019)
Diplomityö
2019
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019092730249
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019092730249
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tavoitteena on tuottaa Sandvik Mining and Constructionin Turun tehtaan suunnittelu- ja tuotekehitysosaston käyttöön työkalu helpottamaan valmistusmenetelmän valintaa metallien lisäävän valmistuksen ja perinteisten valmistusmenetelmien välillä. Toinen työn tavoite on selvittää metallien lisäävän valmistuksen soveltuvuus maanalaisen kaivoskoneen saranamekanismin valmistusmenetelmäksi.
Työ koostuu kirjallisuusosuudesta ja käytännön osuudesta. Kirjallisuusosuudessa käsitellään metallien lisäävän valmistuksen etuja ja haasteita. Lisäksi kirjallisuusosuudessa käsitellään valmistusmenetelmän valintaa kappaleen valmistusmenetelmäksi yleisesti. Käytännön osuus koostuu työn case-esimerkkinä olevan saranamekanismin uudelleensuunnittelusta tarkkuusvalua varten. Tarkkuusvaletun saranamekanismin pohjalta arvioidaan topologiaoptimoidun 3d-mallin avulla metallien lisäävän valmistuksen soveltuvuutta saranamekanismin valmistukseen.
Tutkimuksen johtopäätöksenä esitetään valmistusmenetelmän valintatyökalu, joka pohjautuu kirjallisuuskatsauksessa tehtyihin löydöksiin. Toisena tutkimuksen johtopäätöksenä esitetään perinteisten valmistusmenetelmien olevan hyödyllisempiä case-esimerkkinä olleen saranamekanismin valmistamiseen. The main objective for this Master´s thesis is to create a tool to ease selecting correct manufacturing method between metal additive manufacturing and conventional manufacturing for the Sandvik Mining and Construction engineering and R&D department. Second objective is to examine if metal additive manufacturing is a suitable manufacturing method for an underground mining machines hinge mechanism.
This Master's thesis consists of two parts which are literature review and practical part. Pros and cons of metal additive manufacturing are presented in the literature review. Additionally, literature review includes a part that covers the selection of a manufacturing method. Practical part of this thesis includes the re-design of a hinge mechanism for purposes of precision investment casting manufacturing method. The suitability of metal additive manufacturing is then examined based on this new model for precision investment casting and its topology optimization.
As a conclusion of this thesis, a selection tool for manufacturing method is presented. This tool is based on the findings made in the literature review. Second conclusion reveals that conventional manufacturing methods are more beneficial than metal additive manufacturing for this specific hinge mechanism.
Työ koostuu kirjallisuusosuudesta ja käytännön osuudesta. Kirjallisuusosuudessa käsitellään metallien lisäävän valmistuksen etuja ja haasteita. Lisäksi kirjallisuusosuudessa käsitellään valmistusmenetelmän valintaa kappaleen valmistusmenetelmäksi yleisesti. Käytännön osuus koostuu työn case-esimerkkinä olevan saranamekanismin uudelleensuunnittelusta tarkkuusvalua varten. Tarkkuusvaletun saranamekanismin pohjalta arvioidaan topologiaoptimoidun 3d-mallin avulla metallien lisäävän valmistuksen soveltuvuutta saranamekanismin valmistukseen.
Tutkimuksen johtopäätöksenä esitetään valmistusmenetelmän valintatyökalu, joka pohjautuu kirjallisuuskatsauksessa tehtyihin löydöksiin. Toisena tutkimuksen johtopäätöksenä esitetään perinteisten valmistusmenetelmien olevan hyödyllisempiä case-esimerkkinä olleen saranamekanismin valmistamiseen.
This Master's thesis consists of two parts which are literature review and practical part. Pros and cons of metal additive manufacturing are presented in the literature review. Additionally, literature review includes a part that covers the selection of a manufacturing method. Practical part of this thesis includes the re-design of a hinge mechanism for purposes of precision investment casting manufacturing method. The suitability of metal additive manufacturing is then examined based on this new model for precision investment casting and its topology optimization.
As a conclusion of this thesis, a selection tool for manufacturing method is presented. This tool is based on the findings made in the literature review. Second conclusion reveals that conventional manufacturing methods are more beneficial than metal additive manufacturing for this specific hinge mechanism.