Materiaalia lisäävä tulostustekniikka soitinteollisuudessa : materiaali- ja menetelmäsuunnittelu
Siromaa, Tero (2017)
Siromaa, Tero
Tampereen ammattikorkeakoulu
2017
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201801041079
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201801041079
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, soveltuuko materiaalia lisäävä tulostustekniikka soitinrakennusteollisuuden valmistusmenetelmäksi ja kuinka tulostettujen komponenttien rakenne kestää kitaran kielten aiheuttaman jännityksen. Menetelmään kohdistuu valmistavassa teollisuudessa suuria odotuksia ja eri toimialat ovat tämän tutkimuksen kirjoittamisen aikana voimakkaasti investoimassa tulostuslaitteisiin. Kilpailu tulostinmarkkinoilla on kovaa ja tulostinlaitteiden laatu vaihtelee. Valmistavan teollisuuden näkökulmasta on tärkeää, että uuteen menetelmään saadaan luotettavuutta esimerkiksi tulostamisen standardointia kehittämällä. Tulostinlaitteistot ovat jakaantuneet edullisiin kuluttajatulostimiin sekä teollisuuden käyttämiin kalliisiin tulostimiin. Olennaisena erona ovat tulostettavat materiaalit, joista teollisuudessa käytetään metalleja, keraameja sekä muoveja, kun kuluttajatulostimet tulostavat pääasiassa erilaisia muoveja.
Tässä kehittämistutkimuksessa tulostettiin PLA-muovista akustisen teräskielisen kitaran komponentit, soitin kasattiin ja valmiista soittimesta mitattiin sen perusresonanssitaajuudet. Resonansseja verrattiin Leonardo Guitar Research Projectin kansainvälisen tutkimushankkeen aikana valmistettuihin, samalla työpiirustuksella, perinteisellä puuntyöstömenetelmällä ja puumateriaalista valmistettuihin kitaroihin. Tulostettavan materiaalin ominaisuudet eivät vastaa puumateriaalin ominaisuuksia, jolloin tutkimuksessa havaittiin rakenteen tarvitsevan lisätukea, jotta kielten aiheuttamasta jännityksestä ei aiheutuisi plastisia muodonmuutoksia rakenteelle. Jatkotutkimukseksi jää esimerkiksi kitaran rakenteellisten ratkaisujen optimointi, jolloin voidaan tarkemmin suunnitella soittimen värähtelyominaisuuksia kielten vedossa. Samoin eri materiaalien jatkuva tuotekehitys tuottaa jossain vaiheessa tulostettavia materiaaleja, jotka ratkaisevat tässä tutkimuksessa havaittuja ongelmia.
Tutkimuksessa kehitettiin yksinkertainen laadunvarmistusmenetelmä, jossa perusresonanssien mittaamisella pyritään tasapainottamaan alkavien yritysten akustisten teräskielisten kitaroiden valmistusprosessia. Menetelmän vaiheet esitellään ja vertailuaineisto on tutkimuksen liitteenä. Menetelmän käyttöönotto yrityksissä sekä kehittäminen on rajattu tämän tutkimuksen jatkokehittämiskohteeksi.
Tässä kehittämistutkimuksessa tulostettiin PLA-muovista akustisen teräskielisen kitaran komponentit, soitin kasattiin ja valmiista soittimesta mitattiin sen perusresonanssitaajuudet. Resonansseja verrattiin Leonardo Guitar Research Projectin kansainvälisen tutkimushankkeen aikana valmistettuihin, samalla työpiirustuksella, perinteisellä puuntyöstömenetelmällä ja puumateriaalista valmistettuihin kitaroihin. Tulostettavan materiaalin ominaisuudet eivät vastaa puumateriaalin ominaisuuksia, jolloin tutkimuksessa havaittiin rakenteen tarvitsevan lisätukea, jotta kielten aiheuttamasta jännityksestä ei aiheutuisi plastisia muodonmuutoksia rakenteelle. Jatkotutkimukseksi jää esimerkiksi kitaran rakenteellisten ratkaisujen optimointi, jolloin voidaan tarkemmin suunnitella soittimen värähtelyominaisuuksia kielten vedossa. Samoin eri materiaalien jatkuva tuotekehitys tuottaa jossain vaiheessa tulostettavia materiaaleja, jotka ratkaisevat tässä tutkimuksessa havaittuja ongelmia.
Tutkimuksessa kehitettiin yksinkertainen laadunvarmistusmenetelmä, jossa perusresonanssien mittaamisella pyritään tasapainottamaan alkavien yritysten akustisten teräskielisten kitaroiden valmistusprosessia. Menetelmän vaiheet esitellään ja vertailuaineisto on tutkimuksen liitteenä. Menetelmän käyttöönotto yrityksissä sekä kehittäminen on rajattu tämän tutkimuksen jatkokehittämiskohteeksi.