Hybridivalmistus: metallin ainetta lisäävän valmistuksen ja moniakselikoneistuksen yhdistäminen hybridivalmistusjärjestelmäksi

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia metallin ainetta lisäävän valmistuksen ja moniakselikoneistuksen yhdistämistä niin sanotuksi hybridivalmistusjärjestelmäksi. Työn toimeksiantajana toimi Lillbacka Powerco Oy.

Metallin ainetta lisäävällä valmistuksella voidaan saavuttaa paljon moninaisia hyötyjä, sen tuoman geometrian vapauden ansiosta. Tästä huolimatta ainetta lisäävässä valmistuksessa on paljon haasteita, joista usein vaietaan. Näistä merkittävimpiä ovat kalliit valmistuskustannukset sekä valmistettujen kappaleiden riittämätön pinnanlaatu ja mittatarkkuus. Tämän vuoksi alan kehityksen kannalta on tärkeää tutkia, voidaanko näitä haasteita ratkaista yhdistämällä ainetta lisäävä valmistus sekä perinteisempi valmistusmenetelmä, koneistus, monimutkaisien metallisten kappaleiden tuotannossa.

Tutkimustyössä luotiin tehdyn kartoituksen perusteella konsepti hybridivalmistusjärjestelmästä. Luotua hybridivalmistusjärjestelmänkonseptia testattiin onnistuneesti kahden erilaisen tapaustutkimuksen avulla, käyttäen niissä Lillbacka Powerco Oy:n ainetta lisääviä valmistusmenetelmiä ja 5-akselista työstökeskusta.

Opinnäytetyön tuloksena saatiin lupaavia tuloksia hybridivalmistuksesta ja sillä saavutettavista hyödyistä. Lupaavista tuloksista huolimatta vaatii hybridivalmistus vielä jatkotutkimusta, ja toimeksiantajalle esitettiinkin erilaisia jatkotutkimus- ja kehityskohteita.

The thesis aimed to investigate the combination of metal additive manufacturing and multiaxis machining into a so-called hybrid manufacturing system. The thesis was made for Lillbacka Powerco Oy.

Metal additive manufacturing can achieve many diverse benefits, thanks to the freedom of geometry it brings. Despite this, there are many challenges in additive manufacturing, which are often kept silent. The most significant of these are the expensive manufacturing costs, insufficient surface quality, and lack of dimensional accuracy of the manufactured parts. Therefore, from the point of view of the development of the industry, it is important to investigate whether these challenges can be solved by combining additive manufacturing and the more traditional manufacturing method of machining together in the production of complex metal pieces.

Based on the mapping, a concept of a hybrid manufacturing system was created in the thesis. The created concept of a hybrid manufacturing system was successfully tested with the help of two different case studies, using Lillbacka Powerco Oy's additive manufacturing methods and a 5-axis machining center.

As a result of the thesis, promising results were obtained from the use of hybrid manufacturing and from the benefits it could achieve. Despite these promising results, hybrid manufacturing would still require further research. Further research and development targets were presented to Lillbacka Powerco Oy.