Characterization Of Process Efficiency Improvement In Laser Additive Manufacturing

Laser additive manufacturing (LAM), known also as 3D printing, has gained a lot of interest in past recent years within various industries, such as medical and aerospace industries. LAM enables fabrication of complex 3D geometries by melting metal powder layer by layer with laser beam. Research in laser additive manufacturing has been focused in development of new materials and new applications in past 10 years. Since this technology is on cutting edge, efficiency of manufacturing process is in center role of research of this industry. Aim of this thesis is to characterize methods for process efficiency improvements in laser additive manufacturing. The aim is also to clarify the effect of process parameters to the stability of the process and in microstructure of manufactured pieces. Experimental tests of this thesis were made with various process parameters and their effect on build pieces has been studied, when additive manufacturing was performed with a modified research machine representing EOSINT M-series and with EOS EOSINT M280. Material used was stainless steel 17-4 PH. Also, some of the methods for process efficiency improvements were tested. Literature review of this thesis presents basics of laser additive manufacturing, methods for improve the process efficiency and laser beam – material- interaction. It was observed that there are only few public studies about process efficiency of laser additive manufacturing of stainless steel. According to literature, it is possible to improve process efficiency with higher power lasers and thicker layer thicknesses. The process efficiency improvement is possible if the effect of process parameter changes in manufactured pieces is known. According to experiments carried out in this thesis, it was concluded that process parameters have major role in single track formation in laser additive manufacturing. Rough estimation equations were created to describe the effect of input parameters to output parameters. The experimental results showed that the WDA (width-depth-area of cross-sections of single track) is correlating exponentially with energy density input. The energy density input is combination of the input parameters of laser power, laser beam spot diameter and scan speed. The use of skin-core technique enables improvement of process efficiency as the core of the part is manufactured with higher laser power and thicker layer thickness and the skin with lower laser power and thinner layer thickness in order to maintain high resolution. In this technique the interface between skin and core must have overlapping in order to achieve full dense parts. It was also noticed in this thesis that keyhole can be formed in LAM process. It was noticed that the threshold intensity value of 106 W/cm2 was exceeded during the tests. This means that in these tests the keyhole formation was possible.

Process modeling method for electric accessories manufacturing enterprise

The theoretical research of the study focused to business process management and business process modeling, the goal was to found a new business process modeling method for electrical accessories manufacturing enterprise. The focus was to find few options for business process modeling methods where company could have chosen the best one for its needs The study was carried out as a qualitative research with an action study and a case study as the most important ways collect data. In the empirical part of the study examples of company’s processes modeled with the new modeling method and process modeling process are presented. The new way of modeling processes improves especially visual presentation of the processes and improves the understanding how employees should work in the organizational interfaces of the process and in the interfaces between different processes. The results of the study is a new unified way to model company’s processes, which makes it easier to understand and create the process models. This improved readability makes it possible to reduce the costs that were created from the unclear old process models.

Developing Supply Chain Process Management and Measurement in Global Manufacturing Company

The objective of this research is to create a current state analysis of pulp supply chain processes from production planning to deliveries to customers. A cross-functional flowchart is being used to model these processes. These models help finding key performance indicators (KPIs) which enable examinations of the supply chain efficiency. Supply chain measures in different processes reveal the changes need processes that affect the whole supply chain and its efficiency and competitiveness. Structure of pulp supply chain differs from most of the other supply chains. The fact that there are big volumes of bulk products, small product variations and supply forecasts are made for the year ahead make the difference. This factor brings different benefits but also challenges when developing supply chain. This thesis divides pulp supply chain in three different main categories: production planning, warehousing and transportation. It provides tools for estimating the functionality of supply chain as well as developing the efficiency for different functions of supply chain. By having a better understanding of supply chain processes and measurement the whole supply chain structure can be developed significantly.

Improving purchasing process for small purchases at a manufacturing company in chemical industry

This thesis was conducted on assignment by a multinational chemical corporation as a case study. The purpose of this study is to find ways to improve the purchasing process for small purchases at the case company. The improvements looked after are mainly cost and time savings. Purchasing process is the process that starts from the requisition of goods or services and ends when the invoice is paid. In this thesis the purchases with value less than 1000€ are considered to be small. The theoretical framework of the thesis consists of general theoretical view of costs and performance of the purchasing process, different types of purchasing processes and a model for improving purchasing processes. The categorization to small and large purchases is the most important followed by the division between direct and indirect purchases. Also models that provide more strategic perspective for categorization were found to be useful. Auditing and managerial control are important parts of the purchasing process. When considering the transaction costs of purchasing from the costs–benefits perspective large and small purchases should not have the same processes. Purchasing cards, e-procurement and vendor managed inventory are seen as an alternative to the traditional purchasing process. The empirical data collection was done by interviewing the company employees that take part of the purchasing process in their daily work. The interviews had open-ended questions and the answers were coded and analyzed. The results consist of process description and assessment as well as suggestions for potential improvements. At the case company the basic purchasing process was similar to the traditional purchasing process that is entirely done with computers and online. For some categories there was already more sophisticated e-procurement solutions in use. To improve the current e-procurement based solutions elimination of authorization workflow and better information exchange can be seen as potential improvements for most of the case purchases. Purchasing cards and a lightweight form of vendor managed inventory can be seen as potential improvements for some categories. Implementing the changes incurs at least some cost and the benefits might be hard to measure. This thesis has revealed that the small purchases have potential for significant cost and time savings at the case company.

Utilization of coal combustion residues in glass manufacturing process

The focus of paper is to asses and evaluate new utilisation method of coals combustion resides in glass manufacturing process. Mathematical model of glass manufacturing material balance was used to find favourable proportion of normally used batch materials and coal ash. It was found that possible to substitute up to 20 % of batch with coal ash. On the world glass production scale there is a potential to save 8,4 million tons of silica sand, 6 million tons of dolomite, 3 million tons of clay and 0,2 million tons of lime borate. Furthermore, potential to utilize 2 % of coal combustion products with suggested method.

Innovation Process Management and System Modelling

Työn tavoitteena oli perehtyä innovaatiojohtamisen ja järjestelmän soveltamiseen prosessiteollisuuden toimintaympäristöön. Kirjallisuuslähteitä apuna käyttäen perehdyttiin liiketoimintaympäristön innovaatiojohtamiselle asettamiin vaatimuksiin ja erilaisiin innovaatiojärjestelmiin. Olennaisena osana innovaatiojohtamiseen liittyy sidosryhmien tarpeiden ja niiden tarjoamien resurssien huomioiminen toiminnassa. Myöskin tuotekehityksen menetelmät ja työkalut ovat omalta osaltaan merkittävässä asemassa toiminnan tehokkuutta arvioitaessa. Innovaatiojärjestelmä tulee sopeuttaa yrityksen toimintoihin ja sen erityispiirteet huomioonottaen siten, että toiminnan johtaminen prosessina tuo yritykselle ja sen sidosryhmille lisäarvoa. Innovaatiojärjestelmän luominen yritykselle on ainayksilöllinen prosessi ja siihen ei ole olemassa yleispätevää menetelmää, joka voitaisiin ottaa käyttöön sellaisenaan. Yritys, jonka liiketoiminta keskittyy kuitupohjaisten pakkausmateriaalien valmistamiseen, joutuu täyttämään toiminnassaan materiaalintoimittajien, omien tuotantoprosessiensa ja asiakkaiden sekä jopa loppukäyttäjien uusille tuotteille luomat odotukset. Innovaatiojohtamista sävyttää toiminnan tulosten suuri epävarmuus ja sen vaativien aineellisten ja henkisten resurssien mittavuus. Innovaatiotoiminnan johtaminen prosessina, käyttäen hyväksi järjestelmämallia, tavoittelee systemaattista ja asetettujen kriteerien täyttämää lähestymistapaa tuotekehityksen ja uusien liiketoimintainnovaatioiden alueella. Kehitetyn mallin tulee palvella monimutkaista liiketoimintaympäristöä, jokatoisaalta perustuu tehokkaaseen massatuotantoon ja toisaalta pyrkii erilaistumaan palvelemalla sekä huomioimalla asiakkaidensa tuotteille asettamat vaatimukset.

Value added logistical support service Part 2. Outsourcing process of spare part logistics in metal industry

The aim of this research study was to find out guidelines for outsourcing of logistics processes. The study was outlined to spare parts and `business-to-business' (B2B) markets in metal industry. This study can be applied as a manual for outsourcing especially warehousing and transportation activities. The study also touches other important areas of spare part logistics like manufacturing, customer service, procurement, quality control, reverse and recycling logistics, logistics technologies and valueadded services. The method of study consisted of three areas. Firstly exchanging views with logistics experts in participating companies, and secondly compiling material based on author's practical experience in logistics business with several international and domestic logistics service providers and vendors. Thirdlythe study includes also references to literature material. Due to the fact thatthe outsourcing of logistics functions can be handled widely and from differentpoint of views, in this study it is concentrated mainly on giving general levelguidelines for defining logistics strategy, hints both for tendering process and implementation project, and not forgetting the aftercare of business partnership.

Welding time models for cost calculations in the early stages of the design process

It is generally accepted that between 70 and 80% of manufacturing costs can be attributed to design. Nevertheless, it is difficult for the designer to estimate manufacturing costs accurately, especially when alternative constructions are compared at the conceptual design phase, because of the lack of cost information and appropriate tools. In general, previous reports concerning optimisation of a welded structure have used the mass of the product as the basis for the cost comparison. However, it can easily be shown using a simple example that the use of product mass as the sole manufacturing cost estimator is unsatisfactory. This study describes a method of formulating welding time models for cost calculation, and presents the results of the models for particular sections, based on typical costs in Finland. This was achieved by collecting information concerning welded products from different companies. The data included 71 different welded assemblies taken from the mechanical engineering and construction industries. The welded assemblies contained in total 1 589 welded parts, 4 257 separate welds, and a total welded length of 3 188 metres. The data were modelled for statistical calculations, and models of welding time were derived by using linear regression analysis. Themodels were tested by using appropriate statistical methods, and were found to be accurate. General welding time models have been developed, valid for welding in Finland, as well as specific, more accurate models for particular companies. The models are presented in such a form that they can be used easily by a designer, enabling the cost calculation to be automated.

Supplier Evaluation on the Standard Material and Component Markets in the Electronic Manufacturing Equipment Industry

Työn tavoitteena oli arvioida ja selvittää toimittajasuhteeseen vaikuttavia tekijöitä JOT Automation Group Oyj.n ja sen alihankkijoiden välisessä yhteistyössä ja muodostaa yrityksen kilpailukykyä parantava toimittaja-arviointiprosessi. Työssä keskityttiin tarkastelemaan yleisillä materiaali- ja komponenttimarkkinoilla toimivia toimittajia elektroniikkateollisuuden tuotantojärjestelmien valmistuksessa. Ensin tutustuttiin toimittajasuhdetta ja sen arviointia käsitelleeseen kirjallisuuteen. Teorian tueksi tehtiin haastatteluja ja kartoitettiin ensisijaisia tarpeita ja tavoitteita arviointiprosessille. Valmis prosessi testattiin käytännössä kahden eri case-esimerkin avulla. Prosessista muodostui kahteen eri työkaluun jakautunut kokonaisuus, joista auditointi arvioi toimittajan kyvykkyyttä vastatta sille asetettuihin vaatimuksiin. Toimittajan suorituskyvyn mittaaminen puolestaan testaa ja vertaa jatkuvasti toiminnan todellista tasoa auditoinnissa saatuihin tuloksiin. Työ sisältää selvityksen ja ohjeistuksen toimittaja-arviointiprosessin käytöstä. Prosessin käyttö alentaa toimittajaan kohdistuvaa materiaalien saatavuuteen ja hankintaan liittyviä riskejä. Esimerkeistä saadut kokemukset osoittivat, että prosessin avulla päästään pureutumaan tärkeisiin ydinalueisiin ja kehittämään niitä sekä toimittajalle, että ostajayritykselle edullisella tavalla. Toimittaja-arviointiprosessista kehittyy toimintatapa yrityksen ja sen toimittajan välisen suhteen ylläpitämiseksi.

Development of Special Pumps Repair Process

Tässä diplomityössä käsitellään erikoispumppujen korjausprosessia teollisuuspumppujen korjauksiin erikoistuneessa konepajassa. Työn pääasiallinen tarkoitus on tuotantoprosessin kehittäminen ja tuotantovaiheiden esitteleminen. Tavoitteen taustalla on pyrkimys entisestään parantaa palvelukykyä ja asiakastyytyväisyyttä.Kolme eri keinoa päätavoitteen saavuttamiseksi ovat tuotannon suunnittelun ja ohjauksen kehittäminen, työssä käsiteltyjen pumpputyyppien korjausprosessien läpäisyaikojen lyhentäminen sekä korjausvaiheiden määrittely ja esittely vaihe vaiheelta. Työssä käsiteltyjä erikoispumpputyyppejä ovat imupumput, monijaksopumput sekä pysty/potkuripumput.Tuotannonsuunnittelun ja -ohjauksen kehittämiseksi sekä läpäisyaikojen lyhentämiseksi työssä etsittiin vaihtoehtoisia toimintatapoja. Kolmas tavoite, eli korjausvaiheiden määrittely, toteutettiin esittelemällä korjausprosessin vaiheet käsitellyillä pumpputyypeillä.Tuloksena saatiin keinoja tuotannon suunnittelun ja hallinnan kehittämiseksi. Useimmat keinot koskevat toimintatapojen selkiyttämistä. Myös keinoja läpäisyaikojen lyhentämiseksi löydettiin. Tietyllä imupumpputyypillä ja -koolla läpäisyajan lyheneminen oli 25 % ja osalla monijaksopumpuista jopa 75 %. Tulokset saavutetaan varastoimalla tiettyjä komponentteja, joilla on pitkä valmistus- tai korjausaika. Pysty/potkuripumppujen korjauksen läpäisyaikaa ei saatu lyhennettyä työn rajausten puitteissa Näiden tulosten lisäksi korjausprosessin toimintatavat määriteltiin.

Implementing the Product Configurator in a Large Manufacturing Company

Työn tavoitteena on kuvata hissin ovien tuotekonfigurointiprosessia sekä SAP R/3 tuotekonfiguraattorin käyttöönoton aiheuttamia vaikutuksia. Työssä kuvataan myös uuden tuotekonfiguraattorin kehitystä, testausta, käyttöönottoa sekä pitkäaikaishallintaa. Tuotekonfigurointi on tehokas tapa toteuttaa massaräätälöintiä. Sen tarkoituksena on yhdistää massatuotannon ja asiakaskohtaisen tuotannon etuja tarjoamalla asiakkaille räätälöityjä, esisuunniteltuihin komponentteihin ja ennalta määrättyyn konfigurointimalliin perustuvia tuotteita. Näitä tuotteita tuotetaan konfigurointiprosessissa. Tämä prosessi voi olla erittäin monimutkainen ja altis virheille, joten sen tueksi on kehitetty tuotekonfiguraattoreita. Tuotekonfiguraattorit voivat tehostaa konfigurointiprosessia merkittävästi. KONE on valmistanut konfiguroitavia tuotteita useita vuosikymmeniä ja se on käyttänyt prosessien tukemiseen useita eri konfiguraattoreita. Näin ollen uuden konfiguraattorin käyttöönoton vaikutusten ei oleteta olevan niin dramaattisia kuin otettaessa konfiguraattoria käyttöön ensimmäisen kerran. Uudella konfiguraattorilla on kuitenkin useita vaikutuksia tuotteen hallintaan, konfigurointiprosessiin, tietojärjestelmiin, alihankkijoihin sekä asiakkaisiin. Konfiguraattorin käyttöönoton vaikutuksia tehostaa projektin liittyminen ERP järjestelmän käyttöönottoon

Procurement, Quality and Productivity Enhancements and Manufacturing Strategy Formulation Applying Product Life Cycle Method

The objective of the thesis was to create a framework that can be used to define a manufacturing strategy taking advantage of the product life cycle method, which enables PQP enhancements. The starting point was to study synkron implementation of cost leadership and differentiation strategies in different stages of the life cycles. It was soon observed that Porter’s strategies were too generic for the complex and dynamic environment where customer needs deviate market and product specifically. Therefore, the strategy formulation process is based on the Terry Hill’s order-winner and qualifier concepts. The manufacturing strategy formulation is initiated with the definition of order-winning and qualifying criteria. From these criteria there can be shaped product specific proposals for action and production site specific key manufacturing tasks that they need to answer in order to meet customers and markets needs. As a future research it is suggested that the process of capturing order-winners and qualifiers should be developed so that the process would be simple and streamlined at Wallac Oy. In addition, defined strategy process should be integrated to the PerkinElmer’s SGS process. SGS (Strategic Goal Setting) is one of the PerkinElmer’s core management processes. Full Text: Null

Customer expectation study in product development process and its role in strategy formulation

Tämä työ on tehty kansainväliselle metsäteollisuusyritykselle. Työn lähtökohtana oli tarve tutkia yrityksen mahdollisuuksia laajentaa toimintaansa uudelle markkinasegmentille, eläinruokapakkausmarkkinoille. Johtuen maailmanlaajuisesta eläinruoankulutuksen kasvusta, eläinruokapakkaukset ovat yritykselle mielenkiintoinen uusi markkina-alue. Onnistunut markkinoilletulo vaatii asiakastarpeiden ja -odotusten huomioimista tuotekehitys- ja markkinastrategian muodostamisessa. Tämän työn tavoitteena oli selvittää asiakkaiden odotuksia eläinruokapakkauksille, sekä mallintaa alalla vallitsevia ostoprosesseja. Asiakastarvetutkimus suunniteltiin perustuen kirjallisuuteen ja alustaviin markkina- ja asiakasanalyyseihin. Alustavat analyysit ovat tarpeellisia lähtötilanteen ja trendien selvittämiseksi. Itse tutkimus toteutettiin semi-konstruktoituna teemahaastatteluna. Haastateltavat edustivat USA:n ja Euroopan johtavia eläinruokavalmistajia ja pakkausten jatkojalostajia. Työn tuloksena saatiin yksityiskohtaista tietoa asiakkaiden odotuksista eläinruokapakkauksille, paperin ominaisuuksille ja paperitoimittajille. Lisäksi mallinnettiin ostoprosesseja paperitoimittajien, pakkausten jalostajien ja eläinruokavalmistajien välillä. Tulosten perusteella on analysoitu yrityksen mahdollisuuksia menestyä uudella markkinasegmentillä. Lisäksi työssä annettiin ehdotuksia tuotekehitys- ja markkinastrategian muodostamiseen.