Recognizing the optimal production method for mass production of K-band waveguide pressure tight flanges

Abstract

This thesis analyses the manufacturability of K-band waveguide pressure-tight choke flanges. The aim of this thesis is to identify the most suitable manufacturing technologies for mass production. Four different methods, CNC machining, additive manufacturing, precision casting and powder metallurgical sintering are compared based on different performance metrics. CNC machining is identified to offer highest precision and scalability of the evaluated methods by making it most ideal for mass production. However, additive manufacturing shows promise for the future applications, especially in low-to-medium volume production that requires more complex geometries and material efficiency. The thesis also highlights the importance of material selection, with copper-nickel alloys and aluminium bronzes identified as optimal because of their material robustness and excellent conductivity properties. Thesis offers practical recommendations for microwave and radio frequency component manufacturing.

Tämä opinnäytetyö analysoi K-taajuusalueen aaltoputkien paineenkestävien kuristuslaippojen valmistettavuutta ja tavoitteena on tunnistaa massatuotantoa varten sopivin valmistusteknologia. Työssä verrataan neljää eri menetelmää: CNC-koneistusta, materiaalia lisäävää valmistusta, tarkkuusvalua ja jauhemetallurgista sintrausta eri valmistustapoja verrataan eri suorituskykymittareiden perusteella. CNC-koneistus todetaan tarkimmaksi ja skaalautuvimmaksi menetelmäksi, mikä tekee siitä ihanteellisimman massatuotantoa varten. Materiaalia lisäävä valmistus osoittaa kuitenkin potentiaalia tulevaisuuden valmistusteknologiana, erityisesti pienistä keskisuuriin tuotantomääriin, kappaleissa missä on monimutkaisempia geometrioita ja materiaalin optimoitu käyttö. Opinnäytetyö korostaa myös materiaalivalinnan merkitystä, työssä todetaan kupari-nikkeliseokset sekä alumiinipronssit hyvin soveltuviksi materiaaleiksi niiden materiaalikestävyyden ja erinomaisen sähkönjohtavuuden vuoksi. Työssä esitetään käytännön suosituksia mikroaalto- ja radiotaajuuskomponenttien valmistusta varten.