Metallitulosteiden (L-PBF) lujuusteknisiä näkökohtia
Nevalainen, Hemmi (2022)
Kandidaatintyö
Nevalainen, Hemmi
2022
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022062749560
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022062749560
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön aiheena on Metallitulosteiden (L-PBF) lujuusteknisiä näkökohtia. Työssä kootaan yhteen eri metallitulosteisiin liittyvät lujuustekniset asiat. Työssä tutkitaan metallitulosteiden lujuusteknistä suunnittelua ja siihen vaikuttavia asioita. Lisäksi käydään läpi metallien tulostamisen tuomia mahdollisuuksia lujuuden parantamiseksi. Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena hyödyntäen viimeisintä tutkimusaineistoa. Työn rajauksena on metallitulosteissa keskitytty laserjauhepetisulatuksella valmistettuihin metalliosiin.
Työn alussa on tutkittu ainetta lisäävää valmistusta yleisesti ja tarkemmin laserjauhepetisulatusta sekä sen tuomia etuja ja rajoitteita. Tutkimuksessa selvisi, että lisäävä valmistus tuo kappaleiden suunnitteluun eri asioita, joita ottaa huomioon perinteisiin metalli kappaleisiin verrattuna. Metallitulosteet eroavat ominaisuuksiltaan perinteisistä metallikappaleista ja niiden materiaaliominaisuuksissa voi olla kappaleen lujuutta heikentäviä asioita.
Työ antaa yleiskuvan AM kappaleiden suunnittelussa huomioon otettavista asioista sekä lisäävän valmistuksen tuomista mahdollisuuksista. Lisäävä valmistus tuo kappaleen suunnitteluun vapautta. Lisäävällä valmistuksella voidaan myös toteuttaa rakenteita, joita ei perinteisillä valmistusmenetelmillä saada toteutettua. Näitä ominaisuuksia voidaan käyttää hyödyksi kappaleen lujuuden lisäämiseksi. The topic of this bachelor’s thesis is Structural design aspects of printed metal parts (L-PBF). This thesis brings together the strength technical issues related to different metal prints. The thesis examines the strength engineering design of metal prints and the issues that affect it. In addition, the potential of metal printing to improve strength is reviewed. The thesis has been carried out as a literature review using the latest research data. Concerning printed metal parts is focused on parts made with laser powder bed fusion as the limitations on the thesis.
In the beginning of this thesis is investigated additive manufacturing generally and in more detail the laser powder bed fusion and what advantages and limitations it brings. The study found that additive manufacturing brings different things to the design of parts that need to be considered compared to traditional metal parts. Printed metal parts differ in their properties from traditional metal parts, and their material properties may have things that impair the strength of the part.
This thesis provides an overview of the issues to be considered in the design of AM parts as well as the potentials brought by additive manufacturing. Additive manufacturing brings freedom to the design of the piece. Additive manufacturing can also be used to make structures that cannot be made by traditional manufacturing methods. These properties can be utilized to increase the strength of the part.
Työn alussa on tutkittu ainetta lisäävää valmistusta yleisesti ja tarkemmin laserjauhepetisulatusta sekä sen tuomia etuja ja rajoitteita. Tutkimuksessa selvisi, että lisäävä valmistus tuo kappaleiden suunnitteluun eri asioita, joita ottaa huomioon perinteisiin metalli kappaleisiin verrattuna. Metallitulosteet eroavat ominaisuuksiltaan perinteisistä metallikappaleista ja niiden materiaaliominaisuuksissa voi olla kappaleen lujuutta heikentäviä asioita.
Työ antaa yleiskuvan AM kappaleiden suunnittelussa huomioon otettavista asioista sekä lisäävän valmistuksen tuomista mahdollisuuksista. Lisäävä valmistus tuo kappaleen suunnitteluun vapautta. Lisäävällä valmistuksella voidaan myös toteuttaa rakenteita, joita ei perinteisillä valmistusmenetelmillä saada toteutettua. Näitä ominaisuuksia voidaan käyttää hyödyksi kappaleen lujuuden lisäämiseksi.
In the beginning of this thesis is investigated additive manufacturing generally and in more detail the laser powder bed fusion and what advantages and limitations it brings. The study found that additive manufacturing brings different things to the design of parts that need to be considered compared to traditional metal parts. Printed metal parts differ in their properties from traditional metal parts, and their material properties may have things that impair the strength of the part.
This thesis provides an overview of the issues to be considered in the design of AM parts as well as the potentials brought by additive manufacturing. Additive manufacturing brings freedom to the design of the piece. Additive manufacturing can also be used to make structures that cannot be made by traditional manufacturing methods. These properties can be utilized to increase the strength of the part.