3D-TULOSTEIDEN SUUNNITTELU

Mitä 3D-tulosteiden suunnittelu on?

3D-tulosteiden suunnittelu, tai englanniksi Design for Additive Manufacturing, on olennaisen tärkeä osa-alue 3D-tulostuksen hyödyntämisessä. Ilman ammattitaitoista, 3D-tulostusmenetelmästä sekä materiaalista riippuvaista suunnittelua 3D-tulostuksen hyödyt jäävät saamatta. Enmac on vuodesta 2013 alkaen määrätietoisesti kehittänyt 3D-tulosteiden suunnitteluosaamista. 3D-tulosteiden suunnittelussa otetaan huomioon valmistusmenetelmälle ominaiset rajoitteet samalla hyödyntäen suunnittelun vapautta. Enmac suunnittelee metalliset ja muoviset 3D-tulosteet ammattitaidolla niin, että tekniset sekä taloudelliset tavoitteet täyttyvät. Etenkin metallisten 3D-tulosteiden kanssa asiantunteva suunnittelu on edellytys tavoitteiden täyttymiselle. Jauhepetimenetelmä tai SLM (Selective Laser Melting) on yksi suosituimmista metallin 3D-tulostusmenetelmistä, ja Enmac on Suomen johtava insinööritoimisto SLM-menetelmällä valmistettujen osien suunnittelussa. Olemme kehittäneet myös tehokkaan työkalun, jonka avulla osan tai osakokonaisuuden soveltuvuutta 3D-tulostettavaksi voidaan arvioida jo heti suunnittelun alkuvaiheessa.

 

3d gif.gif

3D-tulostuksen hyödyt

Enmacilla olemme sitä mieltä, että ei ole olemassa teollisuuden alaa, joka ei voisi 3D-tulostamisesta jollain tavalla hyötyä. 3D-tulostusmenetelmiä on kuitenkin erittäin paljon ja joillain menetelmillä voidaan tulostaa vain visuaalisiksi malleiksi soveltuvia kappaleita. Jotkut menetelmät toisaalta pystyvät tulostamaan osia, joiden materiaaliominaisuudet soveltuvat kuormaa kantaviin kohteisiin ja haastaviin ympäristöihin. Enmac on omissa tuotteissaan ja asiakasprojekteissa keskittynyt hyödyntämään 3D-tulostusta, tai ainetta lisäävää valmistusta, vain silloin kun se on projektin tavoitteiden mukaista ja hyödyllistä.

printteri.gif

Yleisin saavutettu hyöty on osan tai osakokonaisuuden tekninen paremmuus – esimerkiksi pieni virtausvastaus, helppo käytettävyys tai kompakti koko. Yleensä teknisen paremmuuden lisäksi edellytyksenä 3D-tulostuksen hyödyntämiselle on kustannussäästö. Enmac on osakokonaisuuden uudelleensuunnitelulla 3d-tulosteeksi saavuttanut parhaimmillaan 95% pienemmän valmistuskustannuksen. Teknisen paremmuuden ja alhaisen valmistuskustannuksen lisäksi kolmantena hyötynä on monesti nopea valmistus. 3D-tulostuspotentiaalin tunnistamisen ja ammattitaitoisen suunnittelun avulla voidaan parhaassa tapauksessa saavuttaa kaikki 3 hyötyä: parempi, edullisempi ja nopeammin.

Miten 3D-tulostuksesta voi hyötyä?

Edellä mainitut hyödyt – tekninen paremmuus, edullinen kustannus ja nopeus – Enmac valjastaa käyttöön asiantuntevalla suunnitteluosaamisella sekä luovilla ja 3D-tulostuksen mahdollistamilla ratkaisuilla ja työtavoilla. Enmac tarjoaa myös topologian optimointi -palvelua, jonka kehittämiseen olemme panostaneet paljon. Topologian optimoinnilla materiaali voidaan sijoittaa tietokoneavusteisesti sinne, missä sitä eniten tarvitaan. Topologian optimoinnin soveltamiseen olemme kehittäneet vuosien 2016–2018 aikana suunnitteluprosessin, joka takaa kustannustehokkaan suunnittelun läpimenoajan.

Enmac on myös kehittänyt suunnittelijoiden tueksi työkalun, jonka avulla 3D-tulostuksella saavuttava hyöty voidaan arvioida kuhunkin tilanteeseen sopivalla tavalla. Pelkkä suunnitteluosaaminen ei mielestämme riitä, vaan 3D-tulostuksen sovelluskohteet on osattava tunnistaa tehokkaasti ja tarkasti.

3D-tulostuksesta voidaan hyötyä joskus uudelleensuunnittelemalla jo olemassa oleva osakokonaisuus. Osakokonaisuuden uudelleensuunnittelulla 3D-tulosteeksi voidaan nopeuttaa asennusta sekä vähentää osien ja nimikkeiden määrää yhdistelemällä monta osaa yhdeksi. Tulostusmenetelmästä riippuen osan sisään voidaan asentaa esimerkiksi antureita, elektroniikkaa tai magneetteja. Ilmainen monimutkaisuus 3D-tulostuksessa antaa suunnittelijalle vapauksia, joita hyödyntämällä voidaan tuottaa parempia ratkaisuja ja ratkaisuja, joita ei aiemmin ole ollut mahdollista valmistaa. Digitaalinen varaosakirjasto, joka perustuu siihen, että varaosat 3D-tulostetaan tarpeen mukaan, voi tuottaa merkittäviä säästöjä kun pääomaa ei ole sidottu varaosiin, työkalujen säilyttämiseen ja varastotilaan.

Tarjoamme käyttöönne tietotaitomme liittyen 3D-tulostukseen: 3D-tulostusmenetelmien ja materiaalien tuntemus, metallisten ja muovisten 3D-tulosteiden suunnittelu ja 3D-tulostuspotentiaalin tunnistaminen. Kun haluat 3D-tulostuksen avulla kilpailuetua, ota yhteyttä Enmaciin.

 

3D-tulostuksen sovellukset

3D-tulostus tai lisäävä valmistus (3D-printing, additive manufacturing) on aiemmin kulkenut nimellä rapid prototyping, ja prototyypit ovat vieläkin ehkä yleisin 3D-tulostuksen sovelluskohde. Enmac on vuodesta 2013 lähtien valmistanut pienoismalliprototyyppejä Tampereen toimistolla olevalla Stratasys FDM-tulostimella. Enmacin tulostimella koneista ja järjestelmistä voidaan lisäksi tehdä visuaalisia malleja 9 eri värillä. Prototyypit, joilta vaaditaan lujuutta teetetään alihankintana tulostusmenetelmällä, joka sopii tilanteeseen.

Viime vuosina tulostusteknologioiden avainpatenttien raukeaminen on johtanut nopeaan koneiden ja teknologian kehitykseen. Samalla materiaaliominaisuudet sekä niiden tutkimus ovat niin metallien kuin muovien saralla kehittyneet niin, että 3D-tulostamalla voidaan valmistaa osia lopputuotteeseen. Valmistavassa teollisuudessa 3D-tulosteita voidaan käyttää myös valmistuksen ja asennuksen apuvälineinä, esimerkkeinä jigit, työkalut kuten valumuotit ja monimutkaiset kiinnitysosat.

norrhydro3.jpg

Enmacin tavoitteena on luoda asiakkaillemme lisäarvoa ja toimia kumppanina liiketoiminnan kehittämisessä. 3D-tulostuksen soveltaminen omassa liiketoiminnassa on yksi osa-alue, jonka hallinnalla voidaan edistää liiketoiminnan tavoitteiden saavuttamista ja ylittämistä. Tarjoamme 3d-tulosteiden suunnittelun lisäksi laajasti erilaisia mekaniikkasuunnitteluun liittyviä palveluita ja pystymme ammattitaidolla hyödyntämään 3d-tulostusta kokonaisvaltaisesti.

 

Mihin 3D-tulosteiden suunnittelua tarvitaan?

3D-tulosteiden asiantuntevalla suunnitelulla varmistetaan, että tekniset ja taloudelliset tavoitteet saavutetaan. Näiden tavoitteiden saavuttamiseen vaaditaan syvällinen tietotaito kyseessä olevasta 3d-tulostusmenetelmästä. 3d-tulostuksen tarjoamia hyötyjä on hyödynnettävä mutta samalla on otettava huomioon valmistusmenetelmän haasteet ja rajoitteet. Valmistusmenetelmiä on useita ja jokaisella valmistusmenetelmällä on sille ominaiset rajoitteet, joista suunnittelijan on oltava tietoinen. SLM-menetelmässä eli metallien 3d-tulostuksessa myös materiaalien välillä on merkittäviä eroja, jotka vaikuttavat suunnitteluun. Perinteisellä suunnitteluosaamisella suunniteltu kappale ei välttämättä täytä tarkkuus- ja pinnanlaatuvaatimuksia. Kappale ei välttämättä ole valmistettavissa tai jälkiprosessointi (esim. tukimateriaalin poisto) ei ole mahdollista. Kappaleen valmistuskustannus on myös usein kestämättömän suuri.

Enmacilla olemme kehittäneet 3d-tulosteiden suunnitteluosaamista kokonaisvaltaisesti vuodesta 2013 alkaen ja tarjoamme ammattitaitomme käyttöönne. Kehitystyön ansiosta tunnemme 3d-tulostusmenetelmät ja materiaalit. Perinteiset tavat ja ajattelumallit eivät sovellu 3d-tulosteiden suunnitteluun ja tuomme luovuutemme käyttöönne ilman perinteisen valmistuksen kapeakatseisia asenteita. Enmac suunnittelee 3d-tulostettavat osat kerralla oikein ja niin, että tekniset ja taloudelliset tavoitteet täyttyvät. Valmistetussa osassa ei ole yllätyksiä, vaan tuomme avoimesti ilmi valmistusmenetelmän hyödyt ja heikkoudet. Ota yhteyttä Enmaciin ja keskustellaan miten voimme toimia kumppanina ja rakentaa tulevaisuutta yhdessä.

 

VIIMEISIMPIÄ PROJEKTEJA

 

3D-tulostettu lohko

Enmac suunnitteli konseptivaiheessa komponenttien optimaalisen orientaation. Enmac määritteli sovellukseen sopivat tulostusmenetelmät ja materiaalit. Konseptin perusteella 3d-tulostettava lohko suunniteltiin täyttämään vaatimukset. Rakenne laskettiin painekuormia vastaan.

 

3D-tulostettu liimasuutin

Enmac uudelleensuunnitteli suuttimen 3D-tulostettavaksi jauhepetimenetelmällä. Tärkeimpänä suunnittelukriteerinä oli suuttimen pinnanlaatu ja pieni valmistuskustannus. Jälkiprosessoinnin minimointi ja mittatarkkuuden maksimointi otettiin huomioon suunnittelussa.

 

3D-tulostettu reflektoripidin

Enmac valitsi konseptisuunnittelun ja kustannusanalyysin perusteella valmistusmenetelmäksi 3D-tulostuksen. Osan toiminnallisuus parani ilmaisen monimutkaisuuden myötä ja valmistuskustannus laski yli 80%. Valmistettavien osien lukumäärä pieneni.

 

3D-tulostettu, optimoitu kulmapala

Enmac sovelsi topologista optimointia kuormaa kantavaan kulmapalaan ja suunnittelin osan valmistettavaksi 3d-tulostamalla. Suunnittelussa huomioitiin jälkiprosessoinin minimointi kustannuksen ja toimitusajan pienentämiseksi.

Soita meille

Enmac Tampere: 03 252 9111
Enmac Kotka: 05 210 9900
Enmac Pori: +358 44 742 5766

Asiakkuuspäällikkö

Antti Lehtokannas
+358 50 344 1954

Enmac – The Magic in Engineering

Vastuunkantava ja sitoutunut kumppani vaativaan mekaniikkaan.

Ota yhteyttä