Effectiveness of 3D Printing in Small Scale Production

Abstract

The purpose of this thesis is to estimate the effectiveness of two 3D printing methods (fused deposition modeling and stereolithography) for prototyping and small-scale production at a 3D printing laboratory at Metropolia University of Applied Sciences.

The 3D printing technology is currently developing, so not much literature is available yet. That is the reason why before actual production a thorough analysis is needed of the advantages and disadvantages and of the effectiveness of the equipment and printing methods for the chosen purpose.

This thesis suggests that 3D printing is an efficient method for prototyping and small-scale production. The effectiveness of two different methods of 3D printing is compared. 3D printers and one handheld 3D scanner were used for prototyping and production projects.

The fused deposition modeling printer was suitable only for familiarizing with the 3D printing process, not for prototyping. Stereolithographic printers are better used in prototyping. However, the process was slow and required long preparation and observation due to many unsuccessful attempts. The prototypes were not always working. The 3D scanner was suitable only for non-reflecting materials.

In conclusion, it seems that at the moment 3D printing prototyping is suitable for only custom projects requiring this specific technology. For other purposes the conventional technology still takes over.

Insinöörityön tarkoituksena oli arvioida 3D-tulostuksen tehokkuutta pienimuotoisessa tuotannossa ja prototyyppien valmistuksessa. Kahta eri 3D-tulostusmenetelmää oli käytetty tässä tutkimuksessa: fused deposition modeling ja stereolithography. Tämä tutkimus tapahtui Metropolia Ammattikorkeakoulun 3D-tulostuslaboratoriossa.

3D-tulostustekniikka kehittyy parhaillaan, joten monet teoreettiset materiaalit eivät ole vielä saatavilla. Tästä syystä, ennen varsinaista tuotantoa 3D-tulostusmenetelmät tarvitsevat perusteellista analyysia eduista ja haitoista. Tämän jälkeen 3D-tulostusmenetelmä tullaan valitsemaan tehokkuuden perusteella.

Tämä insinöörityö osoitti, että 3D-tulostus on tehokas menetelmä prototyyppien valmistuksessa ja pienimuotoisia tuotantoja varten. Kahden eri 3D-tulostustekniikan tehokuutta verrattiin. 3D-tulostimet ja yksi kannettava 3D-skanneri olivat käytössä prototyyppien ja tuotannon projekteissa.

Fused deposition modeling 3D-tulostustekniikka oli sopiva ainoastaan 3D-tulostusprosessiin tutustumiseen, eikä prototyyppien tekemisessä. Stereolithography 3D-tulostusmenetelmä toimii paremmin prototyyppien valmistuksessa. Kuitenkin tämä prosessi oli erittäin hidas, joka edellytti pitkää valmistelua ja tarkkailua. Tämä aiheutti monta epäonnistunutta 3D-tulostusta. Lisäksi prototyypit eivät aina toimineet. 3D-skanneri oli sopiva vain heijastamattomien materiaalien kanssa.

Johtopäätöksenä tällä hetkellä 3D-tulostus soveltuu vain yksittäisiin hankkeisiin, jotka edellyttävät erityistä tekniikkaa. Muihin tarkoituksiin perinteinen teknologia on edelleen voimassa.