3D-tulostettujen kappaleiden käyttö polttomoottorin jäähdytysjärjestelmässä

Abstract

3D-tulostuksen käyttö teollisuudessa on lisääntynyt viime aikoina huomattavasti. Yhä useammat yritykset käyttävät materiaalia lisäävää valmistusmenetelmää prototyyppien valmistuksessa sen nopeuden ja helppokäyttöisyyden takia. Opinnäytetyön tarkoitus oli valmistaa lämpöä kestävä kappale muovista polttomoottorin vedenkiertojärjestelmään. Kappaleen oli oltava kestävä sekä mittatarkka. Perinteisesti kappale valmistettaisiin metallista, mutta se on liian hidasta ja tässä tapauksessa mahdollisesti turhaa.

Kappaleiden kestoa tutkittiin moottoridynamometrissä ja vertailtiin keskenään. Muovien välillä havaittiin selvä ero. Riski testaamisessa oli, että kun kappaleet ovat suljetussa järjestelmässä, eivätkä täten näy, on mahdollista, että kappale hajoaa täysin ja joutuu jäähdytysjärjestelmän veden kiertoon. Näin ei kuitenkaan tapahtunut vaan työ vietiin loppuun kunnialla.

Opinnäytetyön tuloksena luotiin pohja jäähdytysjärjestelmän osien valmistamiselle muovista ja avattiin ovet mahdollisuudelle valmistaa yhä useampia kappaleita kestävästi materiaalia lisäävällä valmistusmenetelmällä. Tulevaisuudessa on mahdollista valmistaa yhä useampia moottorin osia täysin muovista. Varsinkin prototyyppien, joiden lujuus ei ole kriittinen kriteeri, valmistaminen siirtyy lähes täysin lisäävän materiaalin valmistukseen. Vasteajan pienentäminen on nykypäivän teollisuudessa erittäin tärkeää.

Kappaleille pitää vielä suorittaa pitkän aikavälin testit, joissa selvitetään kuinka hyvin kappaleet kestävät lämmönvaihtelua ja virtausta jokapäiväisessä käytössä. Jos aika ei ole rajoittava tekijä, muovin tulevaisuus metallin korvaajana on taattu.

The use of 3D printing in the industry has recently increased significantly. Increasing number of companies are using an additive manufacturing method to make prototypes because of its speed and ease of use. The purpose of the thesis was to make a heat-resistant part from plastic for the water circulation system of an internal combustion engine. The part had to be durable and dimensionally accurate. Traditionally, this part would normally be made of metal, but it is too slow and, in this case, potentially useless.

The durability of the parts was examined in an engine dynamometer and the parts were compared with each other. A clear difference was seen between the filaments used. The risk in testing occurred when the parts were in a closed system and thus not visible. It was possible that the parts would completely decompose and enter the cooling system. However, this did not happen, and the work was completed with honor.

As a result of the thesis, a basis was created to produce parts of the cooling system from plastic. Hence the doors were opened to the possibility of producing more pieces with a sustainable production method. In the future, it will be possible to make more engine parts entirely of plastic. In particular, the production of prototypes for which strength is not a critical criterion, shifts the manufacturing almost entirely to the additive manufacturing method. Reducing response time is especially important in today's industry.

The parts have yet to be subjected to long-term tests to determine how well the parts withstands heat fluctuation and flow in everyday use. If time is not a limiting factor, the future of plastic as a substitute for metal is guaranteed.