Automation of industrial 3D printers

Abstract

Opinnäytetyö keskittyy tutkimaan, minkälaisen teollisen 3D-tulostimen automati soiminen on taloudellisesti kannattavaa ja miten se kannattaa toteuttaa. Opinnäy tetyön toimeksiantaja on Fastems, joka valmistaa automaatioratkaisuja CNC työstokoneisiin. Tavoitteena on laajentaa Fastems automaatioyrityksen tarjontaa siten, että se sisältää myös 3D-tulostimiin liittyviä tuotteita ja palveluita.

Opinnäytetyön tarkoituksena on selvittää, minkälaisia teollisia 3D-tulostimia markkinoilla on olemassa ja valita jokaisesta 3D-tulostus teknologiasta yksi edus taja. Edustajia vertaillaan keskenään, jonka jälkeen päätetään, mikä tulostimista soveltuu parhaiten automatisoitavaksi. Jokaiselle valitulle tulostimelle annetaan pisteet sen ominaisuuksien perusteella, jotta tulostimien vertailu helpottuu ja sel keytyy.

Tulostimia vertaillessa käy ilmi, että metallin jauhepetitulostin tarjoaa parhaimmat tulostusominaisuudet ja yhteensopivuuden Fastemsin tuotteiden kanssa. Myös suorakerrostus tulostus tarjoaa erittäin lupaavia tulostusominaisuuksia varsinkin tulostusnopeuden suhteen, mutta tehokkaammat elektronisäteeseen perustuvat tulostimet eivät ole vielä yleistyneet markkinoilla. Perinteiset teolliseen käyttöön tarkoitetut FDM-tulostimet eli lankatulostimet ovat äärimmäisen hitaita ja niissä ongelmana on yleensä erittäin pieni tulostuskammio. Sidosaineen ruiskutus tek nologialla toimivat tulostimet tarjoavat erittäin lupaavaa tulostusnopeutta ja mahdollisuuden tulostaa ilman tukimateriaalia.

Yhteenvedossa todetaan, minkä tulostimen automatisoimiseen Fastemsin kan nattaa keskittyä, ja miksi se on kannattavaa. Lopussa sivutaan myös muita potentiaalisia bisnesmahdollisuuksia 3D-tulostuksen saralla sekä miten tulostimet kannattaa automatisoida.

The objective of this thesis is to expand the products and services offered by Fastems to include automation solutions for industrial 3D printers. Fastems, the client of this thesis, offers automation solutions for CNC-machines. The thesis examines, which 3D printer is the most profitable to automate and how it should be done cost-efficiently.

The thesis approaches the issue by picking one representing 3D printer from each field of printing technology. The representing printers are then compared to one another in order to find out the best candidate for automation. Every printer is given a score based on their abilities to make the comparison easier.

After comparing the printers, the powder bed fusion printer is found to be the best printer to automate. The directed energy deposition printer proves it self to have promising qualities, but the more powerful versions using the electron beams are not yet widely available on the market. The fused deposition modeling printer lacks speed and build chamber size making it not so viable option. The binder jetting printer offers great speed and possibility of printing without any support structures.

Finally, the thesis draws the conclusion, which printer is Fastems’ best choice for automation and why. The thesis also explores other potential business opportunities on the 3D printing industry and how different types of printers should be automated.