Characterization of design of a product for additive manufacturing

The purpose of conducting this thesis is to gather around information about additive manufacturing and to design a product to be additively manufactured. The specific manufacturing method dealt with in this thesis, is powder bed fusion of metals. Therefore when mentioning additive manufacturing in this thesis, it is referred to powder bed fusion of metals. The literature review focuses on the principle of powder bed fusion, the general process chain in additive manufacturing, design rules for additive manufacturing. Examples of success stories in additive manufacturing and reasons for selecting parts to be manufactured with additive manufacturing are also explained in literature review. This knowledge is demanded to understand the experimental part of the thesis. The experimental part of the thesis is divided into two parts. Part A concentrates on finding proper geometry for building self-supporting pipes and proper parameters for support structures of them. Part B of the experimental part concentrates on a case study of designing a product for additive manufacturing. As a result of experimental part A, the design process of self-supporting pipes, results of visual analysis and results of 3D scanning are presented. As a result of experimental part B the design process of the product is presented and compared to the original model.

Työn tarkoituksena on kerätä yhteen tietoa lisäävästä valmistuksesta ja erityisesti tuotteiden suunnittelemisesta lisäävää valmistusta varten sekä suunnitella tuote valmistettavaksi lisäävää valmistusta käyttäen. Tässä työssä lisäävän valmistuksen menetelmänä käytetään metallien jauhepetifuusiota ja puhuttaessa lisäävästä valmistuksesta tässä työssä, viitataan juuri tähän valmistustekniikkaan. Tämän työn kirjallisuuskatsaus käsittelee jauhepetifuusion toimintaperiaatetta, lisäävän valmistuksen eri vaiheita sekä lisäävän valmistuksen suunnittelusääntöjä. Kirjallisessa osassa myös käsitellään millä perustein tuotteita valitaan suunniteltavaksi lisäävää valmistusta käyttäen sekä esitellään menestyksekkäästi lisäävää valmistusta hyödyntäviä tuotteita. Kirjallisuuskatsaus toimii lukijalle pohjana kokeellisen osan ymmärtämistä varten. Työn kokeellinen osa on jaettu kahteen osaan. Osassa A keskitytään kehittämään toimiva muoto itseään tukevien reikien ja kanavien tekemistä varten sekä löytämään sopivat parametrit niiden tukirakenteille. Osassa B keskitytään suunnittelemaan tuote lisäävää valmistusta käyttäen. Osan A tuloksena esitellään itseään tukeva putken muoto ja tulokset sen analysoinnista visuaalisesti sekä 3D-skannausta hyödyntäen. Osan B tuloksena esitellään suunniteltu tuote sekä verrataan sen ominaisuuksia alkuperäiseen tuotteeseen.