SMACC-Labs

Additive & Laser Manufacturing

Lisäävä valmistus (AM= Additive Manufacturing) eli 3D-tulostus, on osa digitaalista vallankumousta. Se muuttaa valmistavan teollisuuden rakennetta ja toimintatapoja etenkin maissa, joissa yritysten kilpailukyky perustuu vaativiin tuotteisiin ja lyhyihin sarjoihin. Yritykset voivat testata eri 3D-tulostusteknologioiden hyödynnettävyyttä yrityksen tuotantoprosesseissa ilman  omaa osaamista tai suurempia investointeja.

VTT keskittyy AM-tutkimustyössään pääasiassa metallien tulostukseen ja yritysten kilpailukyvyn lisäämiseen sen avulla. VTT:n 3D-tulostuslaitteella voidaan tulostaa kaikki tällä hetkellä tulostettavissa olevat kaupalliset metalliseokset. Myös jauhekehitystä voidaan tehdä asiakkaan toiveiden mukaan.  Labra tekee tiivistä yhteistyötä Powder Piloting Services -labran kanssa, ja kykenee näin ollen kattamaan 3D-tulostamisen valmistusketjun aina tulostusmateriaalien kehityksestä asti. VTT:llä on mahdollisuus suunnitella/valmistaa/simuloida metallijauhe/materiaali ja sitten hakea parametrit 3D-tulostykseen tulostukseen ja kappaleen jälkikäsittelyihin. Tähän liittyy olennaisesti myös tulostettavan osan suunnittelu ja sen osan tulostuksen suunnittelu/valmistelu. DWTS mahdollistaa antureiden tekemisen suoraan komponenttien kylkeen. Lisäksi voidaan tehdä esim. keraamisia pinnoitteita ja johtimia suoraan osiin. DWP:llä voidaan 3D-tulostaa kaikkia materiaaleja joilla on riittävä viskositeetti.

TTY keskittyy kahteen menetelmään: suorakerrostukseen (DED, Directed Energy Deposition) ja keraamien tulostukseen. Suorakerrostus menetelmänä käytetty pinnoituksessa melkein 20 vuotta. Nyt tätä menetelmää sovelletaan enemmän 3D kappaleiden tekemiseen. Keraamien tulostaminen on uusi alue. Molemmissa menetelmissä tutkimusta tehdään kiinteässä yhteistyössä Materiaaliopin laitoksen kanssa. TTY:n monipuoliset laser laitteistot (20 W – 8 kW) mahdollistavat laajan sovelluskirjon: pintakäsittely, hitsaus, leikkaus, poraus ja mikrotyöstö.

Ydinosaamisalueet

  • Materiaalikehitys
  • AM-lähtöinen tuotesuunnittelu
  • Tuotteiden ja tulostusprosessien optimointi
  • Liiketoimintamallit ja AM:n integrointi tuotantoon
  • Tulostusprosessin simulointi

Tilat ja Laitteistot

Metallien tulostukseen VTT:llä on SLM 125 HL –laite, joka avoimen arkkitehtuurin ansiosta soveltuu erittäin hyvin materiaalien ja prosessin kehitykseen. Sillä voidaan tulostaa esimerkiksi alumiiniseoksia, työkaluteräksiä, stelliittiä, inconelia ja titaania. Tulostuskammion koko on 125x125x125 mm. Yhteistyökumppaneiden kautta VTT:llä on pääsy myös huomattavasti suurempiin laitteisiin. Tuotekehitystä silmällä pitäen VTT:llä on joukko muovitulostimia ja värillisiä malleja tuottava jauhetulostin.

Toiminnallisuuden lisäämiseksi tuotteisiin VTT:llä on kaksi suoratulostuslaitetta, joilla voidaan tulostaa erilaisia kerroksia ja rakenteita myös kolmiulotteisille pinnoille. Niistä DWTS (Direct Write Thermal Spray) on tarkoitettu erilaisten antenni- ja sensoriratkaisujen tulostamiseen erittäin vaativiin olosuhteisiin, kun taas DWP:llä (Direct Write Paste) voidaan tulostaa erittäin monia materiaaleja johtavista ja eristävistä materiaaleista sooli-geeli-tyyppisiin ja biomateriaaleihin saakka.

Laitteet (VTT)

  • SLM Solutions SLM125HL (metallien 3D-tulostus)
  • DWTS system from Mesoscribe Technologies
  • nScrypt DWP system (3D-tulostus)

Laitteet (TTY)

  • Monipuoliset laitteet suorakerrostukseen
  • Litografiaperusteinen keraamien tulostus
  • Lasereita makro- ja mikrotyöstöön

Case-esimerkit

Suorakerrostusmenetelmien kehittäminen
Lasi-lasi ja pii-lasi laserhitsauksen kehittäminen
Korkealaatuisten keraamikappaleiden valmistus
Nurmi Cylinders – Hydraulisen venttiililohkon uudelleensuunnittelu lisäävää valmistusta hyödyntämällä
Tulostettu komponentti
Video metallintulostuksesta

Yhteystiedot

Pasi Puukko
+358405251684
Pasi.Puukko@vtt.fi

Jorma Vihinen
+358405567874
Jorma.Vihinen@tut.fi