Metallien lisäävän valmistuksen energiatehokkuus
Metsäranta, Jesse (2023)
Kandidaatintyö
2023
School of Energy Systems, Konetekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023060151924
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023060151924
Tiivistelmä
Teollisuudella on suuret ympäristövaikutukset päästöjen ja käytetyn materiaalin suhteen. Metallien lisäävä valmistus on 2000-luvulla esiin noussut valmistusmenetelmä, jossa komponentteja luodaan materiaalia kerroksittain lisäämällä. Lisäävän valmistuksen etuina on pidetty sen tuomaan geometristä vapautta rakenteille, minkä avulla voidaan luoda osia, jotka muuten on mahdottomia luoda.
Tässä työssä tehdään kirjallisuuskatsaus lisäävästä valmistuksesta tehtyihin tieteellisiin julkaisuihin, joista etsitään tietoa lisäävän valmistuksen energiatehokkuudesta sekä energiankulutukseen vaikuttavista tekijöistä. Työssä on otettu huomioon kustannustehokkuus, mutta pääpaino on energiatehokkuudessa. Työssä vertaillaan löydettyjä tuloksia lisäävän valmistuksen ja perinteisien menetelmien välillä ja luodaan käsitys lisäävän valmistuksen eduista ja heikkouksista.
Tutkimuksissa saatiin selville, että lisäävä valmistus on hyvä valinta monimutkaisen geometria omaavien komponenttien valmistukseen sekä pienemmille tuotantoerille. Lisäävän valmistuksen valmistusprosessissa kuluu enemmän energiaa, kun perinteisissä menetelmissä esimerkiksi CNC-koneistuksessa. Mutta elinkaariajattelua käyttämällä ja tutkimalla koko valmistusprosessia huomattiin lisäävän valmistuksen muodostavan vähemmän päästöjä esimerkiksi hiilidioksidipäästöjä. The industry has a large environmental impact in terms of emissions and materials used. Metal additive manufacturing is a manufacturing that has become more known in the 21st century, where the material is added layer by layer to produce components. The benefits of metal additive manufacturing are the geometric freedom of components which allows the creation of components that would otherwise be nearly impossible to create.
In this work, a literature review of metal additive manufacturing is carried out on the information on the energy efficiency of metal additive manufacturing and the factors affecting energy consumption. The work has also considered cost efficiency, but the focus is on energy efficiency. The work has a comparison of conventional methods and additive manufacturing on the information found in the literature review.
The research shows that metal additive manufacturing is a good choice for components with complex geometries and for smaller production batches. In the manufacturing process of additive manufacturing, more energy is used than in CNC machining for example. But when considering the whole production phase, additive manufacturing causes emissions for example carbon dioxide emissions.
Tässä työssä tehdään kirjallisuuskatsaus lisäävästä valmistuksesta tehtyihin tieteellisiin julkaisuihin, joista etsitään tietoa lisäävän valmistuksen energiatehokkuudesta sekä energiankulutukseen vaikuttavista tekijöistä. Työssä on otettu huomioon kustannustehokkuus, mutta pääpaino on energiatehokkuudessa. Työssä vertaillaan löydettyjä tuloksia lisäävän valmistuksen ja perinteisien menetelmien välillä ja luodaan käsitys lisäävän valmistuksen eduista ja heikkouksista.
Tutkimuksissa saatiin selville, että lisäävä valmistus on hyvä valinta monimutkaisen geometria omaavien komponenttien valmistukseen sekä pienemmille tuotantoerille. Lisäävän valmistuksen valmistusprosessissa kuluu enemmän energiaa, kun perinteisissä menetelmissä esimerkiksi CNC-koneistuksessa. Mutta elinkaariajattelua käyttämällä ja tutkimalla koko valmistusprosessia huomattiin lisäävän valmistuksen muodostavan vähemmän päästöjä esimerkiksi hiilidioksidipäästöjä.
In this work, a literature review of metal additive manufacturing is carried out on the information on the energy efficiency of metal additive manufacturing and the factors affecting energy consumption. The work has also considered cost efficiency, but the focus is on energy efficiency. The work has a comparison of conventional methods and additive manufacturing on the information found in the literature review.
The research shows that metal additive manufacturing is a good choice for components with complex geometries and for smaller production batches. In the manufacturing process of additive manufacturing, more energy is used than in CNC machining for example. But when considering the whole production phase, additive manufacturing causes emissions for example carbon dioxide emissions.