Materiaalia lisäävän valmistuksen hyödyntäminen tarkkuusvalussa : 3D-tulosteiden soveltuvuus vahamenetelmään

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantaja oli Prosolve Oy, joka on jyväskyläläinen suunnittelutoimisto. Yritys suunnitteli uuden palvelun aloittamista, jossa asiakkaalla on mahdollisuus tilata 3Dtulosteesta valmistettu, tarkkuusvalettu kappale. Opinnäytetyössä tutkittiin, millä keinoin kyseinen palvelu oli mahdollista toteuttaa. Työ rajattiin käsittelemään tarkkuusvaluprosessin alkuosaa, eli valumallin valmistusta, sillä valukappaleen valmistuksesta valumalliin perustuen muodostui aihe toiseksi opinnäytetyöksi. Opinnäytetyön tavoitteina oli selvittää, toimeksiantajan materiaalia lisäävillä laitteilla valmistettujen, muovikappaleiden soveltuvuus tarkkuusvalumalleiksi ja suunnitella materiaalia lisäävää valmistusta hyödyntävän tarkkuusvaluprosessin toteutus yrityksessä. Tavoitteiden saavuttamiseksi perehdyttiin ensin materiaalia lisäävän valmistuksen ja tarkkuusvalun teoriaan. Selvitettiin myös, oliko vastaavanlaisesta valmistusmenetelmien yhteiskäytöstä saatavilla prosessin suunnittelun kannalta hyödyllistä tietoa. Kerättyä tietoa hyödyntämällä määriteltiin valukappaleen valmistuksen työvaiheet, kartoitettiin yrityksen resurssit prosessia varten, suunniteltiin ja valmistettiin poltto- ja sulatusuuni, suunniteltiin testit, joiden perusteella valittiin valumallin materiaali ja optimoitiin yrityksen materiaalia lisäävien laitteiden valmistusasetukset. Valumallin valmistamisesta laadittiin myös työohje. Työn tuloksena oli prosessi valumallin valmistamiseksi yrityksen resursseilla ja työohje, jossa valumallin valmistus on opastettu kappaleen suunnittelusta alkaen. Yritykselle valmistettuja uuneja voitiin hyödyntää valukappaleiden valmistuksessa. Työlle asetetut tavoitteet saavutettiin ja työssä määritellyn prosessin jatkokehittely aloitettiin yrityksessä. Työvaiheiden määritys, prosessin testaus ja työohjeet loivat selkeän perustan prosessin jatkokehittelyä varten.

The thesis was assigned by Prosolve Oy, which is a design office located in Jyväskylä. The company had plans of starting a new service, where clients can order precision cast parts, made from 3D-prints. In the thesis, ways of making the new service possible were investigated. The investigation was limited to include only the beginning of the manufacturing process, the manufacturing of a casting model, because planning the process of manufacturing a cast part, based on the model, was assigned to another thesis. The goals of the thesis were to investigate the use of plastic parts, made with the company’s additive manufacturing machines, in precision casting, and to plan a process for making precision cast parts, in which additive manufacturing would be utilized. To achieve these goals, theory of additive manufacturing and precision casting was examined and previous simultaneous use of these manufacturing methods was investigated. By applying the gathered knowledge, the steps of the new process were defined, the company’s resources for the process were identified, furnaces needed were designed and built, tests were made to select the most suitable material for the casting models and the settings of the company’s additive manufacturing machines were optimized. A work guide was also made for manufacturing casting models with the new process. The results of the thesis were, a process for making casting models, with the company’s resources and a work guide, in which the designing and manufacturing of casting models with the new process is explained. The furnaces built will be used for making cast parts in the future. The goals set for the thesis were achieved and further development of the process was started in the company. The definition and testing of the new process and the work guide set a solid basis for further development of the process.