Lankapohjaisen suorakerrostuksen simulaatiomallien kehittäminen ja robottisolun suunnittelu

Abstract

Opinnäytetyö käsitteli lankapohjaisen suorakerrostuksen tutkimista Tampereen ammattikorkeakoulussa. Työn tarkoituksena oli kehittää osaamista teknologian ympärillä. Lankapohjainen suorakerrostus eli wire arc additive manufacturing (WAAM) tarjoaa potentiaalisesti kustannustehokkaan ja ympäristöystävällisen tavan valmistaa monimutkaisia metallirakenteita.

Työn tavoitteena oli löytää simulaatiomalli, joka pystyy ennustamaan tulostusten onnistumista. Toinen tavoite oli löytää vaihtoehtoinen tapa mallintaa tulostusratoja. Tutkimuksessa käytettiin Ansys- ja Siemens NX -ohjelmistoja simulointien suorittamiseen ja robottisolun suunnitteluun.

Ansys-simulaatiot eivät tuottaneet odotettuja tuloksia ja osoittivat, että nykyiset ohjelmat tarvitsevat vielä kehitystä. Siemens NX:n avulla onnistuttiin luomaan alustava robottisolu tulostusratojen mallintamiseen. Tulokset osoittavat, että vaikka simulaatiot eivät vielä ole täysin luotettavia, kehitys alalla on kovaa ja tulevaisuudessa saadaan parempia malleja aikaiseksi ohjelmien kehittyessä.

Opinnäytetyö tuo WAAM-teknologian hyödyt ja mahdollisuudet esiin. Teknologian tutkiminen voi johtaa innovatiivisiin ratkaisuihin teollisuudessa, parantaa valmistusprosessien tehokkuutta ja vähentää ympäristövaikutuksia. Työn pohjalta saatua robottisolua voidaan kehittää eteenpäin, jolloin siitä saadaan varteenotettava työkalu tulostusratojen mallintamiseen.

This thesis explored wire arc additive manufacturing (WAAM) at Tampere University of Applied Sciences, with the goal of developing expertise in this emerging technology. WAAM offers a potentially cost-effective and environmentally friendly method for producing complex metal structures.

The thesis aimed to identify a simulation model that can predict a printing out-come and to find an alternative method for modeling print paths. The study utilized Ansys and Siemens NX software for simulations and the development of a robot cell.

The Ansys simulations did not yield the expected results, highlighting the need for further development in current software. However, using Siemens NX, a preliminary robot cell for modeling print paths was successfully created. The results indicate that while the simulations are not yet fully reliable, the field is rapidly advancing, and better models are expected as the software evolves.

This thesis highlighted the benefits and potential of WAAM technology. The research in WAAM can lead to innovative industrial solutions, enhance manufacturing efficiency, and reduce environmental impacts. The developed robot cell serves as a foundation for further refinement, potentially becoming a valuable tool for modeling print paths.