Lisäävän valmistuksen hyödyntäminen metallikomponenttien tuotannossa : Nykytilan analyysi ja tulevaisuus

Abstract

Metallikomponenttien valmistus on tuotannollisesti ja ympäristöllisesti haasteellinen prosessi. Perinteisillä menetelmillä metallimateriaalin valmistus ja sen työstäminen komponentiksi kuluttaa voimakkaasti luonnonresursseja, sillä prosessille ominaisia piirteitä ovat merkittävä energiatarve ja materiaalihukka. Ympäristöpaineiden lisäksi metallikomponenttinen tuotannossa tulisi huomioida myös tuotannon pohjimmainen periaate, eli kuinka komponentti saataisiin valmistettua mahdollisimman kustannustehokkaasti. Tässä työssä on tarkoitus tutkia ja analysoida, millaisesta tuotantovälineestä lisäävässä valmistuksessa on kyse; millaisissa sovelluksissa lisäävää valmistusta hyödynnetään ja miksi; sekä voisiko lisäävän valmistuksen hyödyntäminen tuotantojärjestelmissä vastata metallin valmistavanteollisuuden nykyisiin haasteisiin.

Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena, jossa esitellään ja analysoidaan metallin lisäävän valmistuksen: teknologisia periaatteita; vahvuuksia ja rajoitteita tuotantotekijänä sekä nykyistä ja tulevaa asemaa osana nykyaikaisia metallikomponenttien tuotantojärjestelmiä.

Työn tuloksista havaittiin, että lisäävä valmistus omaa ainutlaatuiset ominaisuutensa, jotka määrittelevät valmistusmenetelmän hyödyntämisen kannattavuuden erilaisissa sovelluksissa. Merkittävimpinä valmistusmenetelmän hyödyntämiseen vaikuttavia tekijöitä ovat valmistuksen geometrinen vapaus; komponentti- ja prosessikohtainen joustavuus; komponenttien kustomointi ja optimointimahdollisuus sekä prosessin mahdollistama vähäinen materiaalijätteen synty.

Analyysissä havaittiin myös, että lisäävän valmistuksen ominaisuuksia hyödyntämällä on mahdollista kehittää metallikomponenttien tuotantoa monialaisesti valmistusteknisistä kehitysaskeleista aina taloudellisen ja ympäristöllisen kestävyyden edistämiseen. Lisäävä valmistus on kuitenkin metalliteollisuudessa tuore teknologia, joten siihen kohdistuneen vähäisen tutkimuksen ja kehityksen seurauksena, teknologia omaa haasteensa. Haasteet ilmenevät prosessin tasalaatuisuuden epäluottavuutena sekä kalliina käyttökustannuksina.

Työn sisällöstä voitiin muodostaa yleisnäkemys, jonka mukaan lisäävä valmistus metalliteollisuuden sovelluksissa on tuore, ainutlaatuinen, mutta keskeneräinen komponenttien valmistusmenetelmä, jolla on valtava potentiaali mullistaa valmistustekniikan alaa kehittyessään heikkouksissaan.