Osana 3DTY-hanketta olemme yhdessä Rinotop Oy:n kanssa kehittäneet demonstraation muotin keernan tulostamiseksi jauhepetimenetelmällä. Jauhepetimenetelmässä (Selective Laser Melting, SLM) erittäin hienojakoista metallijauhetta sulatetaan kerroksittain laserilla. Prosessi tapahtuu suljetussa ja suojakaasulla täytetyssä tulostuskammiossa. Menetelmä on joustava ja mahdollistaa monimutkaisten ja tarkkojen muotojen tulostamisen ilman merkittävää materiaalihukkaa. Menetelmä soveltuu erilaisille metalleille, kuten alumiinille, 316L ruostumattomalle teräkselle ja lämpökäsiteltävälle työkaluteräkselle, joista viimeksi mainittua, Uddeholm Corrax for AM, käytämme muottidemonstraatiossa.
Muottidemonstraatiossa tavoitteenamme on pureutua muun muassa seuraaviin haasteisiin: tulostettava kappale on kokoluokaltaan suhteellisen suuri menetelmään ja käytettävään tulostuslaitteeseen suhteutettuna. Kappaleen sisällä on kanavistoja, joiden tarkoitus on jäähdyttää keernaa valusyklien välissä. Jäähdytyskanavat eivät voi olla pyöreitä, koska tulostuksessa kanavan yläpinta romahtaisi ilman tukimateriaalia kanavan sisällä. Tulostuksen jälkeen keerna koneistetaan, ja alusta, jonka päälle se on tulostettu, jää osaksi lopullista rakennetta. Lopuksi tehdään lämpökäsittely, jossa materiaalin lopullinen tavoitekovuus saavutetaan. Lämpökäsittelyä olemme jo testanneet pienillä testisauvoilla. Demonstraatiokappale on kuitenkin testisauvoja huomattavan paljon suurempi ja monimutkaisempi, mikä aiheuttanee haasteita lämpökäsittelyyn.
Keernan jäähdytyskanaviston reuna aiheutti ensimmäisen tulostusyrityksen aikana jauheenlevittimen kumihuulen kulumisen ja jatkuvan vaihdon tarpeen, minkä takia tulostus keskeytettiin. Tulostusasetuksia, kuten levittimen jauheensyötön parametrejä ja jauheen suodatusta, optimoitiin. Lisäksi tulostussuuntaa käännettiin 90 astetta, minkä toivottiin vähentävän jäähdytyskanaviston reunan aiheuttamaa rasitusta levittimen kumihuuleen. Käännön ja parantuneen tulostusprosessin ansiosta seuraava tulostus onnistuikin huomattavasti paremmin. Hienosäätöä tehdään vielä seuraavaan versioon, ja demonstraatiota jatketaan koneistus- ja lämpökäsittelyvaiheisiin. Demonstraation tulokset julkaistaan, ja niistä pääsevät hyötymään muutkin 3D-tulostuksen parissa toimivat yritykset ja oppilaitokset.
Tämä artikkeli on toteutettu 3D-tulostuksen yhteishankkeessa 3DTY. Hankkeen verkkosivut löytyvät osoitteesta: www.3dty.fi. Hanke rahoitetaan Uudistuva ja osaava Suomi 2021–2027 (EAKR) rahoitusohjelman valtakunnallisesta innovaatio- ja osaamisverkostot teemasta, jonka hallinnoiva viranomainen on Etelä-Savon ELY-keskus.
Teksti:
Anne Seppälä, Lehtori, Teollisuusteknologian osaamisyksikkö, TAMK
Jani Katajisto, Laboratorioinsinööri, Teollisuusteknologian osaamisyksikkö, TAMK
Kuva: Anne Seppälä, Lehtori, Teollisuusteknologian osaamisyksikkö, TAMK
Kommentit