Lisäävän ja poistavan valmistuksen hybridimenetelmän hyödyntäminen metallisten koneenosien valmistuksessa

Abstract

Nykyaikaiselta koneenrakennukselta vaaditaan yhä korkeampaa suorituskykyä, materiaalitehokkuutta ja geometrista monimutkaisuutta. Perinteiset ainetta poistavat valmistusmenetelmät tarjoavat erinomaisen mittatarkkuuden, mutta asettavat rajoitteita kappaleen muodolle. Lisäävä valmistus taas mahdollistaa monimutkaisten rakenteiden luomisen, mutta kärsii usein rajallisesta pinnanlaadusta ja mittatarkkuudesta. Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli tutkia hybridivalmistusta, jossa nämä kaksi menetelmää yhdistetään yhdeksi prosessiksi, sekä tarkastella sen soveltuvuutta metallisten koneenosien valmistukseen.

Työssä tarkasteltiin kirjallisuuskatsauksen keinoin lisäävän ja poistavan valmistuksen ominaispiirteitä, etuja ja rajoitteita sekä hybridivalmistuksen toimintaperiaatteita. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti menetelmien synergiaetuihin ja valmistusmenetelmien rajoitteisiin. Keskeisiä tarkastelun kohteita olivat prosessien integroinnin vaatimukset, laadunvarmistus sekä menetelmän taloudellinen ja tekninen kilpailukyky.

Työn tuloksena todettiin, että hybridivalmistus on merkittävä kehitysaskel valmistustekniikassa, joka mahdollistaa vaativien metallisten koneenosien valmistamisen yhdellä prosessilla ja korkealla laatutasolla. Menetelmän suurin potentiaali on tällä hetkellä erityisesti räätälöityjen osien valmistuksessa, prototyyppien kehityksessä sekä vaurioiden korjaamisessa kalliissa komponenteissa. Vaikka hybridivalmistuksella on monia etuja, sen laajempaa hyödyntämistä sarjatuotannossa rajoittavat tällä hetkellä korkeat investointikustannukset ja prosessien hallinnan monimutkaisuus. Hybridivalmistus on käyttökelpoinen menetelmä, kun tarkoituksena on yhdistää lisäävän valmistuksen tuoma muotovapaus ja poistavan valmistuksen tarjoama tarkkuus, mutta menetelmän optimaalinen hyödyntäminen vaatii vielä jatkuvaa prosessikehitystä ja syvempää ymmärrystä valmistusparametrien hallinnasta.