CNC-jyrsimen rakennus FDM-tulostamista käyttämällä

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin osana Tampereen ammattikorkeakoulun konetekniikan alan tutkimusta 3D-tulostamisen hyödyntämisestä tuotantotekniikassa. Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia FDM-tulostamisen soveltuvuutta laiterakentamisessa.

Työn pääasiallinen tavoite oli suunnitella ja rakentaa CNC-jyrsinkone käyttämällä FDM-tulostamistekniikkaa. Aikaisemman tutkimustiedon perusteella tiedettiin, että FDM-tulostustekniikalla tehdyissä kappaleissa esiintyy mittavirheitä. Työn aikana perehdyttiin myös syntyvien mittavirheiden aiheuttajiin. Mittavirheitä pyrittiin kompensoimaan erilaisilla keinoilla, joita sovellettiin käytäntöön työn edetessä.

Vaatimukset täyttävä CNC-jyrsin saatiin rakennettua käyttämällä FDM-tulostustekniikkaa ja soveltamalla mittavirheiden kompensointiin soveltuvia tekniikoita. CNC-jyrsimen tarkkuudet eivät kuitenkaan olleet odotetun mukaisia. Koneistusepätarkkuuksien aiheuttajaksi todettiin liian pieneksi mitoitetut X-akselin lineaarijohteet. Saatujen tulosten perusteella FDM-tulostustekniikka on soveltuva pienikokoisten CNC-jyrsinkoneiden rakentamiseen.

Jatkossa olisi hyödyllistä tutkia esimerkiksi eri tulostusohjelmistojen vaikutusta mittavirheisiin sekä 3D-suunnitteluohjelmien STL-muunnon ja laitteiden yksilöllisyyden vaikutusta mittavirheisiin. Erityisesti eri filamenttimateriaalien vaikutusta mittavirheisiin kannattaisi tutkia, koska niiden kehitys on voimakasta ja markkinoille saapuu jatkuvasti uusia. Näistä materiaaleista, erityisesti sekoitefilamenteista, saattaa olla saatavilla parempia ja vahvempia materiaaleja tuotantotekniikan tarpeisiin.

This thesis was made as part of a larger study on using additive manufacturing in Production Engineering for the Degree Programme in Mechanical Engineering at Tampere University of Applied Sciences. The main goal was to research whether FDM printing is an applicable way to produce parts for machines. For this purpose, a CNC milling machine was designed and manufactured using the FDM printing technique.

It was known from previous research that FDM printing has poor accuracy. The causes for poor accuracy were studied beforehand and compensated using different methods. These methods were applied in practice in the manufacturing of the CNC mill’s parts.

A working CNC mill was produced using the FDM printing technique by applying different methods for compensating poor measurement accuracy in the process. Based on the results of this study, it can be concluded that FDM printing is a viable way to produce parts for small-scale CNC milling machines.

It is suggested here that further studies on the accuracy and viability of using FDM printing as means of producing machine parts should be focused on different filaments, especially filament mixes.