Ristikkorakenteiden 3D tulostamisen suunnittelu metallille

Abstract

Metallin 3D-tulostaminen mahdollistaa monimutkaisten ja pienten rakenteiden luomisen. Tämä on mahdollistanut pienten ristikkorakenteiden luomisen ja niiden käytön. Hyötynä tästä on erilaisen ominaisuuksien saaminen eri rakenteiden avulla. Lisäksi materiaalin kulutus pienenee ja tulostusprosessi nopeutuu. Ristikkorakenteiden 3D-tulostamista metallille on tutkittu hyvin vähän, koska se on suhteellisen uusi asia. Ristikkorakenteiden suunnittelussa Metso Flow Control Oy:ssä käytetään elementtimenetelmiin perustuvia työkäluja ja esikäsittelijöitä, joilla optimoidaan, tutkitaan ja luodaan rakenteita. Ohjelmistot kehittyvät koko ajan monipuolisimmiksi ristikkorakenteiden ja niiden käytön kannalta.

Tässä työssä tutkittiin, mitä suunnittelijan tulisi ottaa huomioon ristikkorakenteita käytettäessä, jotta saadaan halutut mekaaniset ominaisuudet. Työssä myös kiinnitettiin huomiota valmistettavuuteen. Tutkimusmenetelminä käytettiin ohjelmiston eri ominaisuuksia, joita verrattiin keskenään. Lopuksi käytännön kokeen avulla verrattiin simuloinnin tuloksia keskenään.

3D-printing of metal allows the creation of complex and small structures. This has made it possible to create and use small lattice structures. The advantage of this is to obtain different properties by means of different structures. In addition, material consumption is reduced and the printing process is speeded up. Very little research has been done on 3D-printing of lattice structures on metal because it is a relatively new thing. In the design of lattice structures, Metso Flow Control Oy uses tools and pre-processors based on element methods to optimize and create structures. The software is constantly evolving to be the most versatile in terms of lattice structures and their use.

In this work, it was investigated what the designer should take into account when using truss structures in order to obtain the desired mechanical properties. Attention was also paid to manufacturability in the work. The research methods used different features of the software, which were compared with each other. Finally, a practical experiment was used to compare the results of the simulation.