Viimeaikaiset teknologian ja materiaalitieteen edistysaskeleet ovat luoneet uusia mahdollisuuksia, ja lisäämällä valmistus menetelmä saa päivä päivältä suuremman suosion. Esimerkkinä voidaan mainita Enigma-DED ( https://www.enigma-ded.com/), joka on johtava yritys edistetyssä lisäämällä valmistuksessa. Se käyttää DED-menetelmiä (Directed Energy Deposition Method) ja laajentaa niiden käyttöä lisäämällä valmistusteollisuudessa. 3D-tulostimien käytön aiheuttama vallankumous materiaalitieteen alalla tukee materiaalien pinnallisessa muokkaamisessa niiden mekaanisia ominaisuuksia, mikä mahdollistaa tiedemiehille materiaalien ominaisuuksien, koostumuksen ja käyttömahdollisuuksien muuttamisen. Lisäämällä valmistukseen liittyvän teknologian käyttö materiaalien muokkaamiseen ja uusien materiaalien kehittämiseen kasvaa nopeasti. Uusilla materiaaleilla on rajaton potentiaali käytettäväksi eri teollisuuden aloilla.
Lisävalmistus on ansainnut maineensa yhtenä innovatiivisimmista ja edistyneimmistä teknologioista, etenkin sen erinomaisen kyvyn ja mahdollisuuden ansiosta uudistaa uusien materiaalien luomista. Materiaalitutkimuksen ala on ollut rajoitettu uusien materiaalien luomisessa, tutkimuksessa ja muokkaamisessa siihen, että niiden käyttöön ei ole ollut sopivaa menetelmää. Vuosien ajan perinteinen valmistus on käyttänyt materiaaleihin homogeenista lähestymistapaa. Tämä lähestymistapa teki perinteisessä valmistuksessa käytettyjen materiaalien sekoittamisesta haastavaa. Uuden lähestymistavan strategiat, joita käytetään perinteisessä materiaalitieteessä, ovat uudistaneet alan ja tarjonneet sille uusia mahdollisuuksia.
Tänään lisävalmistuksen parannuksia ja muutoksia tehdään edelleen. Yksi tärkeä lisävalmistuksen etu on sen kyky käsitellä monimutkaisia ja tiukkoja eri metallien järjestelmiä sekä tehostaa valmistusprosessia. Lisäksi metallien hybridisointi avaa ovet innovatiiviselle insinöörimateriaalisuunnittelulle.
Otetaan esimerkiksi lisävalmistusmenetelmä Enigma-DED: se pystyy tuottamaan uudentyyppisiä insinöörimateriaalijärjestelmiä, joita kutsutaan funktionaalisesti asteikollisiksi materiaaleiksi ja jotka tarjoillaan yhtenä kokonaisuutena. Tällä tavoin voidaan saavuttaa erilaisia rakenteellisia ja toiminnallisia ominaisuuksia, kuten kovuutta, lämmönkestävyyttä sekä lämmön ja/tai sähkön johtavuutta, asteikollisessa muodossa. Esimerkiksi keskiosa voi sisältää lämmönkestävän keramiikkaytimen ja joustavan metallikuoren ulkopuolella. Tämä henkilökohtainen suunnittelutapa täyttää äärimmäiset ja erikoistuneet insinööritavoitteet, kuten ne, joita esiintyy ilmailuteollisuudessa ja lääkintälaitteissa – erityisesti kevyt-, vahva- ja biokompatiibeli metalli. Lisävalmistus mahdollistaa perinteisten valmistusprosessien ja materiaalien rajojen ylittämisen.
Uuden insinöörimateriaalin kehittämisessä esiintyvät suunnitteluprosessit ja toistuvat parannukset ovat usein monimutkaisia ja vaativia. Yleensä prosessit sisältävät pitkiä tuoteinsinöörintyön kierroksia, joissa on paljon aikaa vieviä tehtäviä ja työvoimakysyntää. Lisävalmistus poistaa nämä aikaa vievät tehtävät ja työvoimakysynnän nopean prototyypin valmistuksen ja tarpeen mukaan suoritettavien testien avulla, mikä tekee työnkulusta erinomaisen tuottavan.
Enigma-DED:n palveluksessa lisävalmistusta käytetään uusien metalli- tai keraamimateriaalien suorituskyvyn testaamiseen vain muutamassa päivässä sen sijaan, että siihen kuluisi viikkoja, ja tämä tapahtuu pienissä valmistuserissä. Testaamme materiaalien suorituskykyä lujuuden, korroosionkestävyyden ja lämpötilavakauden suhteen. Lisäksi voimme nopeasti mallintaa ja valmistaa materiaalien säädetyllä koostumuksella.
Tämä nopean iteraation mahdollisuus auttaa tunnistamaan suunnitteluvirheet varhaisessa vaiheessa ja ottamaan käyttöön tehokkaita muutoksia. Edistyneiden 3D-tulostusteknologioiden, kuten Enigma-DED:n DED-teknologian, avulla materiaalin kehityksen täydelliseen kierrokseen tarvittava aika vähenee merkittävästi. Hylätyt prototyypit aiheuttavat raaka-aineiden menetyksen, mutta 3D-tulostus vähentää tätä menetystä ja samalla myös materiaalin kehitysprosessin kokonaiskustannuksia.
Materiaalin suorituskyky johtuu useista tekijöistä: sen ominaisuuksista, rakenteesta ja tämän rakenteen arkkitehtuurista mikro- ja hilatasolla. Tietäen tämän Enigma-DED käyttää 3D-tulostusta suunnitellakseen ja valmistaaakseen metallisen 3D-tulostusjärjestelmän, jota loppukäyttäjä voi hallita ja jolla tuotetaan materiaaleja. Tällä hallinnalla voimme luoda monitasoisia ja monimutkaisia mikrorakenteita sidottujen jyvien avulla, mikä lisää lujuutta 30 %:lla verrattuna perinteisemmin muovattuihin metalleihin.
Yhden lisävalmistuksen tärkeimmistä hyödyistä on kyky säädellä metallirakenteiden huokoisuutta. Esimerkiksi lisävalmistus voi tuottaa vahvoja ja kevyitä metalleja, joissa on pieniä ja tasaisesti jakautuneita ilmakuoppia – ominaisuus, jota kaivataan auto- ja avaruusteollisuudessa. Metallirakenteita voidaan kuitenkin suunnitella myös täysin kiinteiksi, mikä on hyödyllistä esimerkiksi lääketieteellisissä implanteissa ja avaruusteollisuuden komponenteissa, jotka vaativat täydellistä tiukkuutta. Tämä huokoisuuden säätö parantaa materiaalin suorituskykyä ja toiminnallisuutta. Asiakkaille Enigma-DED:llä valmistetut kevyet, vahvat ja kestävät rakenteet osoittavat nämä hyödyt.
Enigma-DED käyttää jätteitä vähentävää lisävalmistusta. Perinteisessä valmistuksessa materiaalia hukataan jokaisessa prosessin vaiheessa. Enigma-DED:n materiaalihävikki nostaa kustannuksia.
Toisin kuin muissa materiaalitestausmenetelmissä, Enigma-DED:n testaus tuottaa alle 5 %:n jätteitä. Muut testausmenetelmät tuottavat 50 %:n tai enemmän jätteitä. Perinteiset menetelmät tuottavat paljon jätteitä, erityisesti kalliista materiaaleista kuten titaaniseoksista ja edistyneistä keraamisista materiaaleista. Enigma-DED-menetelmä säästää rahaa ja muita resursseja, koska testikappaleet hylätään testauksen jälkeen.
Lisäksi lisääntynyt valmistus (additive manufacturing) mahdollistaa sujuvamman siirtymisen uusien metallien tai keraamisten materiaalien prototyypityksestä sarjatuotantoon. Materiaalin käyttö on johdonmukaisempaa ja tasaisempaa. Materiaalitarpeita ei tarvitse arvioida liian suureksi tehottomuuksien kompensoimiseksi. Esimerkiksi ilmailukomponentteihin kehitettyjen uusien titaaniseosten valmistuksessa ei lisääntynyt valmistus vaadi materiaalin viimeistelyä. Tämä auttaa säilyttämään uusien materiaalien kehityksen ja alentaa tutkijoiden kokonaiskustannuksia.
Supertiukat seokset, metallit ja hauraat keraamiset aineet ovat edistyneitä materiaaleja. Pitkään erikoissovellusten valmistukseen edistyneillä materiaaleilla oli käytettävä perinteisiä menetelmiä. Lisävalmistus muuttaa nyt edistyneiden materiaalien käsittelytapoja.
Enigma-DED käyttää lisävalmistusta hauraiden keraamisten aineiden käsittelyyn – materiaalien, jotka yleensä halkeavat normaalissa työprosessissa. Optimaalisen lämpötilan säädön, kerroskerroksittaisen tulostuksen ja halkeamien estämiseen suunnattujen mekanismien avulla lisävalmistus ratkaisee tämän ongelman, ja hauraita keraamisia aineita voidaan nyt käyttää.
Lisäksi lisäämällä valmistettavat metallit mahdollistavat säteilykestävien metallien suunnittelun ja valmistuksen ydinenergiateollisuudessa sekä lämpökestävien superseosten valmistuksen ilmailuteollisuudessa. Ydinenergiateollisuudessa käytettävien metallien odotetaan kestävän voimakasta säteilyä pitkään, ja ilmailussa käytettävien superseosten on säilytettävä rakenteellinen kokonaisuutensa korkeissa lämpötiloissa ja kestettävä äärimmäisiä sääolosuhteita. Lisäämällä valmistaminen ratkaisee laajan kirjon ongelmia erikoismateriaalien tuotannossa ja vastaa haasteita, joita on ollut useissa aloissa, kuten ilmailu- ja lääketekniikkalaitteiden valmistuksessa.
Uutiset2025-06-30
2025-07-04
2025-07-01
EN
