Quality of additive manufacturing of metallic materials and its definition

Abstract

This thesis focuses on quality of additive manufacturing of metallic materials and factors affecting to it. This thesis was conducted for 3DStep Oy. The company aims to develop quality of serial production in powder bed fusion. Quality is complicated concept in additive manufacturing. Many factors are affecting to quality. The company uses SLM-280HL system for the production. The system is based on powder bed fusion. The goal of this thesis is to form a heuristic checklist, which can be used for evaluating the quality of product manufactured using powder bed fusion. The checklist will be applied on evaluation of manufacturing process and area of 3DStep Oy. Checklist is formed according to findings of literature review. The checklist is evaluated according to results.

Powder handling is an important factor affecting to quality of powder bed fusion. Proper handling ensures homogeneous powder, then powder matches the description of powder supplier. System manufacturer has developed an automatic closed-loop powder feeding system and sensors to aid manufacturing process and monitoring of parameters. Standardization of additive manufacturing is under development. Standards exist, but they will be complemented in the future.

According to the checklist, the company has good principle in their production. The organization of the manufacturing area requires still development. The danger of mixing of powders has been reduced without acquiring automatic closed-loop powder feeding system. The checklist qualified well on the general level. Further development requires detailing the questions. Handling of waste powder was not considered in this study at all. This could be important factor in future development.

Tässä työssä tutkitaan metallien lisäävän valmistuksen laatua ja siihen vaikuttavia seikkoja. Työ suoritettiin 3DStep Oy:lle. Yritys haluaa kehittää sarjavalmistuksen laatua jauhepetisulatuksessa. Laatu on monimutkainen käsite lisäävässä valmistuksessa. Siihen vaikuttaa monia tekijöitä. Yritys käyttää tuotannossaan jauhepetisulatukseen perustuvaa SLM-280HL laitetta. Työn tavoitteena on muodostaa heuristinen kysymyslista, jolla pystytään arvioimaan tuotteen laatua, joka on valmistettu jauhepetisulatuksella. Tätä kysymyslistaa sovelletaan 3DStep Oy:n toiminnan ja toimitilojen arviointiin. Kysymyslista muodostetaan kirjallisuuskatsauksen pohjalta. Kysymyslistaa arvioidaan tulosten perusteella.

Jauheen käsittely on tärkeä jauhepetisulatuksen laatuun vaikuttava seikka. Jauheen oikeanlainen käsittely varmistaa jauheen tasalaatuisuuden, jolloin jauhe vastaa tuottajan antamia ohjearvoja. Laitevalmistaja on kehittänyt automaattisen suljetun kierron jauheensyöttölaitteen ja sensoreita helpottamaan valmistusprosessia ja sen parametrien tarkkailua. Lisäävän valmistuksen standardisointi on kesken. Standardeja on olemassa jo, mutta niitä tullaan täydentämään tulevaisuudessa.

Yrityksellä on kysymyslistan mukaan hyvät periaatteet tuotannossa. Tuotantotilojen järjestely vaatii vielä kehitystä. Jauheiden sekoittumisvaaraa on pienennetty ilman automaattisen jauheensyöttölaitteen hankkimista. Kysymyslista osoittautui päteväksi yleisellä tasolla. Jatkokehitys laadun suhteen vaatii kysymysten tarkennusta ja lisäystä. Jätejauheen käsittelyä ei tässä työssä huomioitu ollenkaan. Tämä seikka voisi olla tärkeä sisällyttää tulevaisuuden kehitykseen.