Energy and raw material consumption analysis of powder bed fusion: case study: CNC machining and laser additive manufacturing

Laser additive manufacturing (LAM), known also as 3D printing, is a powder bed fusion (PBF) type of additive manufacturing (AM) technology used to manufacture metal parts layer by layer by assist of laser beam. The development of the technology from building just prototype parts to functional parts is due to design flexibility. And also possibility to manufacture tailored and optimised components in terms of performance and strength to weight ratio of final parts. The study of energy and raw material consumption in LAM is essential as it might facilitate the adoption and usage of the technique in manufacturing industries. The objective this thesis was find the impact of LAM on environmental and economic aspects and to conduct life cycle inventory of CNC machining and LAM in terms of energy and raw material consumption at production phases. Literature overview in this thesis include sustainability issues in manufacturing industries with focus on environmental and economic aspects. Also life cycle assessment and its applicability in manufacturing industry were studied. UPLCI-CO2PE! Initiative was identified as mostly applied exiting methodology to conduct LCI analysis in discrete manufacturing process like LAM. Many of the reviewed literature had focused to PBF of polymeric material and only few had considered metallic materials. The studies that had included metallic materials had only measured input and output energy or materials of the process and compared to different AM systems without comparing to any competitive process. Neither did any include effect of process variation when building metallic parts with LAM. Experimental testing were carried out to make dissimilar samples with CNC machining and LAM in this thesis. Test samples were designed to include part complexity and weight reductions. PUMA 2500Y lathe machine was used in the CNC machining whereas a modified research machine representing EOSINT M-series was used for the LAM. The raw material used for making the test pieces were stainless steel 316L bar (CNC machined parts) and stainless steel 316L powder (LAM built parts). An analysis of power, time, and the energy consumed in each of the manufacturing processes on production phase showed that LAM utilises more energy than CNC machining. The high energy consumption was as result of duration of production. Energy consumption profiles in CNC machining showed fluctuations with high and low power ranges. LAM energy usage within specific mode (standby, heating, process, sawing) remained relatively constant through the production. CNC machining was limited in terms of manufacturing freedom as it was not possible to manufacture all the designed sample by machining. And the one which was possible was aided with large amount of material removed as waste. Planning phase in LAM was shorter than in CNC machining as the latter required many preparation steps. Specific energy consumption (SEC) were estimated in LAM based on the practical results and assumed platform utilisation. The estimated platform utilisation showed SEC could reduce when more parts were placed in one build than it was in with the empirical results in this thesis (six parts).

Weldability of powder bed fusion fabricated stainless steel 316L sheets to cold rolled sheet metal

Weldability of powder bed fusion (PBF) fabricated components has come to discussion in past two years due to resent developments in the PBF technology and limited size of the machines used in the fabrication process. This study concentrated on effects of energy input of welding on mechanical properties and microstructural features of welds between PBF fabricated stainless steel 316L sheets and cold rolled sheet metal of same composition by the means of destructive testing and microscopic analysis. Optical fiber diameter, laser power and welding speed were varied during the experiments that were executed following one variable at a time (OVAT) method. One of the problems of welded PBF fabricated components has been lower elongations at break comparing to conventionally manufactured components. Decreasing energy input of the laser keyhole welding decreased elongations at break of the welded specimens. Ultimate tensile strengths were not affected significantly by the energy input of the welding, but fracturing of the specimens welded using high energy input occurred from the weld metal. Fracturing of the lower energy input welds occurred from the PBF fabricated base metal. Energy input was found to be critical factor for mechanical properties of the welds. Multioriented grain growth and formation of neck at fusion zone boundary on the cold rolled side of the weld was detected and suspected to be result from weld pool flows caused by differences in molten weld pool behaviour between the PBF fabricated and cold rolled sides of the welds.

Implementing NX Remote Desktop technology in the LTSP system

This project focuses on studying and testing the benefits of the NX Remote Desktop technology in administrative use for Finnish Meteorological Institutes existing Linux Terminal Service Project environment. This was done due to the criticality of the system caused by growing number of users as the Linux Terminal Service Project system expands. Although many of the supporting tasks can be done via Secure Shell connection, testing graphical programs or desktop behaviour in such a way is impossible. At first basic technologies behind the NX Remote Desktop were studied, and after that started the testing of two possible programs, FreeNX and NoMachine NX server. Testing the functionality and bandwidth demands were first done in a closed local area network, and results were studied. The better candidate was then installed in a virtual server simulating actual Linux Terminal Service Project server at Finnish Meteorological Institute and connection from Internet was tested to see was there any problems with firewalls and security policies. The results are reported in this study. Studying and testing the two different candidates of NX Remote Desktop showed, that NoMachine NX Server provides better customer support and documentation. Security aspects of the Finnish Meteorological Institute had also to be considered, and since updates along with the new developing tools are announced in next version of the program, this version was the choice. Studies also show that even NoMachine promises a swift connection over an average of 20Kbit/s bandwidth, at least double of that is needed. This project gives an overview of available remote desktop products along their benefits. NX Remote Desktop technology is studied, and installation instructions are included. Testing is done in both, closed and the actual environment and problems and suggestions are studied and analyzed. The installation to the actual LTSP server is not yet made, but a virtual server is put up in the same place in the view of network topology. This ensures, that if the administrators are satisfied with the system, installation and setting up the system will go as described in this report.

A combined infrared/heat pump drying technology applied to a rotary dryer

Selostus: Yrttien ja vihannesten infrapunakuivaus rumpukuivurissa

Methods of Telecommunication Technology Forecasting

This master's thesis coversthe concepts of knowledge discovery, data mining and technology forecasting methods in telecommunications. It covers the various aspects of knowledge discoveryin data bases and discusses in detail the methods of data mining and technologyforecasting methods that are used in telecommunications. Main concern in the overall process of this thesis is to emphasize the methods that are being used in technology forecasting for telecommunications and data mining. It tries to answer to some extent to the question of do forecasts create a future? It also describes few difficulties that arise in technology forecasting. This thesis was done as part of my master's studies in Lappeenranta University of Technology.

Benchmarking project of the Department of Electrical Engineering of Lappeenranta University of Technology

Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun sähkötekniikan osasto muutti 1.8.2005 sähkötekniikan tutkinnon kaksiportaiseksi ja vastaamaan näin Bologna-prosessia ja Suomen yliopistolainsäädäntöä. Tutkinnonuudistuksen myötä osasto haluaa varmistaa sähkötekniikan tutkintojen laadun ja vertailtavuuden sekä parantaa opiskelijoidensekä henkilökunnan liikkuvuutta. Tutkintojen laatu ja vertailtavuus osoitetaan sähkötekniikan osaston benchmark-projektilla, jossa kerätään tietoja maisteri- ja tohtorintutkintoa tarjoavista eurooppalaisista yliopistoista. Diplomityö käsittää BM-projektin kolmannen vaiheen suunnittelun ja toteutuksen sisältäen teoriaa benchmark-projekteille tyypillisistä toimintatavoista. Hyväksi havaitut menetelmiä, kuten kyselyt ja matriisit, on tässä työssä otettu soveltuvin osin sähkötekniikan osaston BM-projektin työkaluiksi. Diplomityössä analysoidaan työkalujen avulla BM-kumppaneilta kerättyjä tietoja sekä esitetään ratkaisuja, miten sähkötekniikan osastolla voidaan jatkaa parhaiden toimintatapojen löytämistä.

Aligning Technology Innovation Processes for Possible Collaboration

Diplomityön tavoitteena on innovaatioprosessien selventäminen ja yhteensovittaminen radikaalien teknologia innovaatioiden osalta. Prosessien yhteensovittamisen edellytyksenä on teknologia innovaation radikaalisuuden ymmärtäminen. Kohteena on alkuvaiheen innovaatioprosessi jonka aikana virallinen yhteistyö ei vielä ole mandollista. Kehitetyn mallinavulla voidaan arvioida yrityksen kokemaa radikaalisuutta innovaatioprosessin alkuvaiheessa. On tärkeää ymmärtää miten vuorovaikutuksessa olevat yritykset kokevat innovaation radikaalisuuden prosessin alkuvaiheessa. Prosessien eroavaisuudet voidaan sanoa riippuvan yritysten näkökulmasta, koska niiden toiminnot määrittyvät koetun radikaalisuuden mukaan.Yhtäläisenä koettu radikaalisuus luo pohjan avoimelle vuorovaikutukselle ja antaa viitteitä syvemmästä yhteistyöstä tulevaisuudessa. Vertikaalisti sijoittuneiden yritysten prosessien esitetty yhteensovitus perustuu molemminpuoliseen radikaalisuuteen ja sisäisen hyväksynnän vastaavuuteen. Tällöin osapuolet ovat mukana samalla sitoumuksella prosessin jatkumisen ollessa epävarma.

Organisaation innovatiivisuutta edistävät ja estävät tekijät. Case Technology Business Research Center

Tämän työn toimeksiantajaorganisaatio oli Lappeenrannan teknillisen yliopiston alainen, kauppatieteitä, teknologiaa ja tuotantotaloutta työssään yhdistävä tutkimusyksikkö, Technology Business Research Center, TBRC. Erään innovatiivisuustutkimusprojektin (InnoSpring) yhteydessä haluttiin selvittää myös oman tutkimusyksikön innovatiivisuuteen vaikuttavia, edistäviä ja estäviä tekijöitä. Tutkielman tavoitteena oli kartoittaa niitä seikkoja, jotka organisaation - tässä tapauksessa yliopiston tutkimusyksikön - henkilökunnan, projektityöntekijöiden, projektipäälliköiden sekä johdon mukaan vaikuttavat yksikön kykyyn luoda ja omaksua uutta, sen innovatiivisuuteen. Työ toteutettiin focus group-ryhmähaastattelumenetelmällä (kvalitatiivinen tutkimus), joihin osallistuivat omina ryhminään työntekijätaso, projektipäälliköt sekä johto.Haastattelut äänitettiin, litteroitiin ja koodattiin Atlas-Ti-ohjelmistolla. Loppuraportti verkostokuvineen luovutettiin tutkimuslaitokselle heinäkuussa 2005. Ryhmäkeskustelun teemoista ja kysymysten muodosta johtuen tulokset käsittelivät niin tutkimusyksikön nykyistä tilaa kuin eräänlaista "toivetilaa", millainen olisi ihanteellinen ja innovatiivinen työpaikka. Merkillepantavaa oli, että työssä tuli systemaattisesti esiin enemmän innovatiivisuutta edistäviä kuin ehkäiseviä seikkoja - vaikka osa edistävistä seikoista koskikin nimenomaan "toivetilaa". Keskustelluimpia teemoja olivat johtajuus,tavoitteellisuus ja strategian, yhteisen suunnan tarve. Samoin olemassa olevienprosessien kehittäminen, osaamisen (niin oman kuin koko organisaationkin) kokoaminen ja kehittäminen edelleen sekä tulosten jalkauttaminen.

The Role and Measurement of Social Capital in New Technology-Based Start-up Context

Tämän Pro gradu-tutkielman tavoitteena olirakentaa esiymmärrys sosiaalisen pääoman roolista ja mittaamisesta uuden teknologian start-up yrityksissä. Pääasiallisena tarkoituksena tässä tutkimuksessa olilöytää sosiaalisen pääoman ja start-up yrityksen tuloksellisuuden välille yhdistävä tekijä. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin pääasiallisesti kuuden OKO Venture Capitalin sijoitusportfolioon sisältyvien case-yritysten kvalitatiivisten teemahaastatteluiden sekä kvantitatiivisten kyselylomakkeiden avulla. Kvalitatiivisten haastatteluiden tulosten perusteella sosiaalisen pääoman ja tuloksellisuuden välille löytyi yhdistävä tekijä, jota käytettiin myöhemmin hyväksi kvantitatiivisessa kyselylomakkeessa. Tämän tutkielman tulokset osoittivat, että startegisen päätöksenteon kautta sosiaalinen pääoma vaikuttaa osittain start-up yritysten tuloksellisuuteen. Manageriaalisesti tärkempi löydös tässä tutkimuksessa oli kuitenkin se, että sosiaalista pääomaa voidaan käyttää hyväksi ennustettaessa uuden teknologian start-up yritysten tulevaisuuden kassavirtoja.

Intercultural Competence of Masters of Science in Business Administration and in Technology

Tutkielman tavoitteena on selvittää minkälaista kulttuurienvälistä kompetenssia Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta vastavalmistuneilla kauppatieteenmaistereilla sekä diplomi-insinööreillä tulisi olla työnantajien näkökulmasta. Tutkimuksen tarkoituksena on myös tarkastella, että voidaanko kaikkia Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta valmistuvia kutsua Kansainvälisiksi Huippuosaajiksi sekä kuinka Lappeenrannan teknillinen yliopisto voisi parantaa vastavalmistuvien kulttuurienvälistä kompetenssia. Teoreettinen osa tarkastelee kulttuurienvälisen kommunikaation tärkeimpiä elementtejä, kulttuurienvälistä kompetenssia ja vastavalmistuneiden kauppatieteenmaistereiden sekä diplomi-insinöörien tarvitsemaa ammatillista osaamista. Empiria koostuu kymmenen työnantajien teemahaastattelun tuloksista. Lopuksi johtopäätöksissä empirian tuloksia verrataan teorian löydöksiin. Tulokset osoittavat että kulttuurienvälinen kompetenssi koostuu kolmesta dimensiosta: henkilökohtaisista ominaisuuksista, tiedosta ja kommunikointikyvystä. Henkilökohtaisiin ominaisuuksiin sisältyvät empaattisuus, epävarmuuden sietokyky sekä avoin ja utelias asenne. Tieto - ulottuvuus koostuu yleisestä ja erityisestä kulttuuritiedosta, kielitaidosta sekä ammatillisesta osaamisesta. Kommunikointikykyyn puolestaan sisältyvät hyvät vuorovaikutustaidot. Työnantajat olettavat nykyään vastavalmistuneilla olevan ammatillisen osaamisen ja kielitaidon lisäksi, kulttuuritietoutta sekä kansainvälistä kokemusta. Lappeenrannan teknillinen yliopisto voisi parantaa vastavalmistuneiden kulttuurienvälistä kompetenssia tarjoamalla kulttuurienvälisen kommunikaation opetusta.

Developing Support for Scenario Process: A Scenario Study on Lappeenranta University of Technology from 2006 to 2016

Epävarmuus ei ole outoa enää julkishallinon alueellakaan. Globalisaation,tietotalous ja muut yksityissektoria ravistelleet ilmiöt ovat lisänneet mielenkiintoa erilaisiin tekniikoihin joilla voidaan lievittää epävarmuudesta aiheutuvia ongelmia. Tämä raportti kuvailee skenaariosuunnittelun käyttöä eräänä mahdollisuutena epävarmuuden hallintaan julkishallinnossa ja yksityissektorilla. Raportti sijoittuu samaan skenaariotutkimuksen jatkumoon edellisten LTY:ssä toteutettujen skenaariotutkimusten kanssa. tutkimus valottaa tutkimuksen ja käytännön työn nykytilaa helposti hyödynnettävässä muodossa. Rapostin kontribuutio on kuvata tutkimukseen perustuva tuettu skenaarioprosessi ja syntyneet skenaariot, keskittyen prosessin tukemiseen eri menetelmin.