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.

Laivareaktorit

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan laivojen voimanlähteenä käytettäviä ydinreaktoreita ja vertaillaan niiden ominaisuuksia maalla toimiviin reaktoreihin. Lisäksi käydään läpi laivareaktorien historiaa, reaktorin purkaminen ja muut mahdolliset käyttösovellukset. Työssä käytettiin pääasiassa siviilikäytössä olleiden reaktorien tietoja, koska sotilaskäytössä olleiden reaktorien tietoja ei ollut käytettävissä julkisesti saatavilla olevasta aineistosta.

Ruostumattoman teräksen käyttö ja käyttövaatimukset LNG:n varasto- ja kuljetusjärjestelmissä

On arvioitu, että koko maailmaa kattava energiantarve nousee 1,2 % vuosinopeudella. Asiaa ei kaunista se tosiasia, että valtaosa tänä päivänä tuotetusta energiasta (85 %) on lähtöisin fossiilisista polttoaineista. Päästöjen on arvioitu lisääntyvän 2005 – 2030 välisenä aikana noin 30 %, vaikka uusiutuvaa energiaa käytettäisiin ja prosessien hyötysuhteet paranisivat. Vuonna 2015 voimaan tuleva rikkidirektiivi on pakottanut asiantuntijat löytämään korvaavan energialähteen, joka vähentäisi päästöjen määrää, ja jota esiintyisi suurissa määrissä. Nesteytetty maakaasu, LNG, toteuttaa edellä mainitut ehdot. Tässä diplomityössä perehdytään LNG-teollisuuden arvoketjuun Suomessa sekä muualla maailmassa. Työssä pääpainona on selvittää ruostumattoman teräksen käyttömahdollisuuksia nykyisessä LNG-teollisuuden arvoketjussa sekä selvittää sen uusia sovelluskohteita LNG-alalla tulevaisuudessa. Diplomityössä on tehty laaja kirjallisuuskatsaus LNG:n arvoketjuun ja uuden EN 1.4420 ruostumattoman teräksen soveltuvuuteen kryogeenisissä lämpötiloissa. Työn aikana on myös tehty useita haastatteluja LNG-teollisuudessa toimivien henkilöiden kanssa. Menetelmäkokeita ja koehitsauksia on suoritettu näiden haastattelujen perusteella.

Lean Duplex -terästen hitsaus

Viime vuosien aikana tapahtunut nikkelin hinnan nouseminen on vaikuttanut austeniittis-ferriittisten ruostumattomien terästen, ns. duplex -terästen kehittämiseen. Niukkaseosteisemmissa lean duplex -teräksissä seostetun nikkelin määrää on vähennetty ja sitä on korvattu typellä ja mangaanilla. Nämä muutokset ko. terästen seostuksessa aiheuttavat haasteita hitsaukselle, erityisesti austeniitti-ferriitti -suhteen säilyttämisessä, sekä sitä kautta iskusitkeyden ja korroosio-ominaisuuksien säilyttämiselle. Suurempi typen osuus myös lisää teräksen hitsisulan viskositeettia, mikä heikentää juuripalkojen hitsauksessa tunkeumaa. Tässsä diplomityössä on tutkittu keinoja helpottaa paksujen (yli 20 mm) lean duplex -teräslevyjen hitsausta käytännön näkökulmasta, sekä parantaa hitsattujen levyjen iskusitkeyttä. Hitsauskokeilla löydettiin hitsausta helpottavia menetelmiä ja kokeista saatiin karsimalla valikoitua hitsausarvot, joilla pystytään hitsaamaan painelaitedirektiivin mukaisesti hyväksyttäviä hitsejä lean duplex -laatuihin LDX2101 ja UR2202.

Networks and partnerships in third party logistics service production

Third party logistics, and third party logistics providers and the services they offer have grown substantially in the last twenty years. Even though there has been extensive research on third party logistics providers, and regular industry reviews within the logistics industry, a closer research in the area of partner selection and network models in the third party logistics industry is missing. The perspective taken in this study was of expanding the network research into logistics service providers as the focal firm in the network. The purpose of the study is to analyze partnerships and networks in the third party logistics industry in order to define how networks are utilized in third party logistics markets, what have been the reasons for the partnerships, and whether there are benefits for the third party logistics provider that can be achieved through building networks and partnerships. The theoretical framework of this study was formed based on common theories in studying networks and partnerships in accordance with models of horizontal and vertical partnerships. The theories applied to the framework and context of this study included the strategic network view and the resource-based view. Applying these two network theories to the position and networks of third party logistics providers in an industrial supply chain, a theoretical model for analyzing the horizontal and vertical partnerships where the TPL provider is in focus was structured. The empirical analysis of TPL partnerships consisted of a qualitative document analysis of 33 partnership examples involving companies present in the Finnish TPL markets. For the research, existing documents providing secondary data on types of partnerships, reasons for the partnerships, and outcomes of the partnerships were searched from available online sources. Findings of the study revealed that third party logistics providers are evident in horizontal and vertical interactions varying in geographical coverage and the depth and nature of the relationship. Partnership decisions were found to be made on resource based reasons, as well as from strategic aspects. The discovered results of the partnerships in this study included cost reduction and effectiveness in the partnerships for improving existing services. In addition in partnerships created for innovative service extension, differentiation, and creation of additional value were discovered to have emerged as results of the cooperation. It can be concluded that benefits and competitive advantage can be created through building partnerships in order to expand service offering and seeking synergies.

Turvallisuus- ja puolustuspoliittisen selonteon selonteko

Tässä tutkimuksessa etsitään uutta näkökulmaa turvallisuuspolitiikkaan tulkitsemalla Suomen turvallisuus- ja puolustuspoliittista selontekoa kertomuksena. Tutkimuksen lähtökohtana on selontekokäytännölle asetettu tavoite siitä, että Suomen turvallisuus- ja puolustuspolitiikasta tulee vallita laaja yhteisymmärrys ja sillä tulee olla kansalaisten tuki. Tavoitteelle ei kuitenkaan ole täyttymisen edellytyksiä, sillä kansalaiset eivät ymmärrä selontekoon poliittisesti muotoiltua kieltä ja retoriikka. Kyse on ikään kuin kielipelistä, jonka säännöt tulisi avata pelin onnistumiseksi. Tämän tutkimuksen tutkimusongelmana on se, että Suomen turvallisuudesta on vaikea muodostaa ymmärrettävää käsitystä selonteon perusteella. Tutkimuksen tavoitteena on löytää selonteosta Suomen turvallisuuden alku, juoni, hahmot ja loppu. Tutkimustyön tarkoituksena on tutkiva oppiminen strategiasta ja turvallisuuspolitiikasta. Tutkimuksen näkökulma on konstruktivistinen. Se on muodostettu Kööpenhaminan koulukunnan turvallisuusteoriasta sekä kahdesta tiedon rakentumisen teoriasta. Tutkimusaineistona on Suomen valtioneuvoston turvallisuus- ja puolustuspoliittinen selonteko vuodelta 2012. Sitä tulkitaan näkökulman ohjaamalla narratiivisella menetelmällä. Tutkimus osoitti, että turvallisuuspolitiikan ja kansalaisten välisen kielipelin säännöt voidaan löytää. Selonteko on kansalliseepos Kalevalan tapainen kirjoitus, joka on koottu joukosta pieniä, poliittisten intressien mukaisia kertomuksia. Suomen turvallisuus on suuri kertomus, jonka fiktiivistä juonta muotoillaan ajan ja resurssitarpeiden mukaisesti selonte-kokäytännöllä. Kertomuksen alku sijoittuu postmodernin kansainvälisen järjestyksen maisemaan. Juoni rakentuu uhkien ja keinovalikoimien vastakkainasettelusta, jossa alivoimainen sankari seikkailee kavereineen ylivoimaisen vihollisen kukistamiseksi. Kertomuksen loppu on onnellinen, kuten selviytymiskertomuksissa yleensäkin. Tutkimuksessa ilmeni lisäksi, että perinteinen käsitys turvallisuuden logiikasta on muuttumassa viholliskuvan, sankarikuvan ja vaikuttamisen keinojen osalta. Tutkimus perustuu ajatukseen siitä, että ihmisten maailmankuva rakentuu pitkälti kerto-musten kautta. Turvallisuutta tehdään kertomuksilla, joten kertomus on luonnollinen tapa hahmottaa sitä ymmärrettävästi. Turvallisuuden ja politiikan ymmärrettävyys korostuu erityisesti informaatiotulvan ja demokratian heikkenemisen aikakautena. Kertomus tarjoaa turvallisuusteorioita ja politiikan sääntöjä tuntemattomalle kansalaiselle yksinkertaistetun mallin turvallisuuden todellisuudesta. Selonteon kaltaisten strategisten dokumenttien tul-kinta kertomuksena avaa myös mielenkiintoisen näkökulman kielen merkityksen ymmär-tämiseen politiikassa.

BigTac-ilmataistelusimulointi häivetekniikan hyötyjen tutkimisessa

Ilmavoimat pohtii uuden hävittäjäkaluston ostamista 2020-luvulla poistuvan F-18 Hornetin tilalle. Uusien hävittäjien kasvaneet hankintahinnat herättävät keskustelua niiden Stealth- eli häiveominaisuuksien välttämättömyydestä. Vastakkain asettuvat häivetekniikan tuottama operatiivinen suorituskyky ja suorituskyvyn hinta. Häivetekniikan tuomista mahdollisuuksista ei ole riittävän perusteltua tietoa. Tutkielman tavoitteena on luoda perusta häivetekniikan kustannustehokkuuden tarkastelulle taktiikan näkökulmasta. Tulevien hankintakustannusten tarkastelun perustaksi tarvitaan tietoa siitä, miten BigTac-simulointia voidaan käyttää ilmasotataktiikan tutkimisen työkaluna määritel-lyssä skenaariossa, jossa käytetään häivetekniikkaa. Tämän kysymyksen vastauksena on tar-koitus tuottaa ohjeistus, jonka perusteella häivetekniikan tuomia hyötyjä voidaan tutkia Big-Tac-simuloinnilla. Tässä tutkielmassa tarkastellaan kohteen tutkapoikkipinta-alan vaikutusta uhkajärjestelmien tutkien havaintoetäisyyteen sekä ammuntaetäisyyteen. Tutkielmassa testataan kokein tut-kayhtälön ilmenemistä BigTac-simulaatiossa muutettaessa kohteen tutkapoikkipinta-alaa, ja uhkajärjestelmän päätöksentekoetäisyyden muutosta vaihdettaessa kohteen tutkapoikkipinta-alaa. Näiden kokeiden jälkeen suoritettaan skenaariotarkastelu kahdella eri tutkapoikkipinta-alalla. Ilmasotataktiikan onnistumisen mittaamiseksi skenaariossa mitataan kolmea ominai-suutta, lentoturvallisuutta, selviytymistä ja tehtävän toteutumista. Eri tutkapoikkipinta-aloilla saatuja tuloksia vertaillaan erojen löytämiseksi. Ensimmäisen kokeen tuloksen perusteella ensimmäinen hypoteesi todettiin vääräksi. Hypo-teesissa ilmakehän vaimennus määriteltiin läpäisykerroinvakioksi. Kun läpäisykerroinvakio muutettiin eksponentiaalisesti kasvavaksi vaimennukseksi, tutkayhtälö toteutui BigTac-simulaatiossa. Toisen kokeen tuloksen perusteella toinen hypoteesi osoitettiin todeksi. Uhka ampui aina samalla viiveellä kohteen havaitsemisen jälkeen. Viive esiintyi riippumatta siitä miltä etäisyydeltä uhkan tutka havaitsi kohteen. Kahden kokeen perusteella todettiin, että kohteen tutkapoikkipinta-ala vaikutti oletetusti uhkajärjestelmän tutkan havaintoetäisyyteen ja ammuntaetäisyyteen. Tutkielman skenaariossa tutkapoikkipinta-alan pienentäminen vaikutti ainoastaan kohteiden selviytymiseen. BigTac ei sellaisenaan tarjoa työkalua häivetekniselle tarkastelulle. Jotta tutkimuksesta saadaan vertailukelpoisia tuloksia, on käytettävä asiantuntijaa skenaarion alus-tuksen ja kohteiden toimintatapojen muokkaamiseksi. Skenaarion perusteella esitettiin oh-jeistus BigTacin käyttöohjeeksi tuleville tutkimuksille.

Sotilasasiantuntijakurssin oppimisympäristön kehittyminen

Puolustusvoimien Kansainvälinen Keskus järjestää kolme kertaa vuodessa kansainvälisen sotilasasiantuntijakurssin. Kurssilla koulutetaan Yhdistyneiden Kansakuntien sotilastarkkailijoita, sotilasneuvonantajia ja yhteysupseereja YK-operaatioiden tarpeeseen. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, mitä sotilasasiantuntijakurssin oppimisympäristön osa-aluetta tulisi ensisijaisesti kehittää, jotta oppimisympäristö tukisi entistä paremmin oppimista. Tut-kimuksen tavoitteena on opettaja- ja oppilaskyselyn avulla tunnistaa keskeisimmät kehittämistä vaativat oppimisympäristön osa-alueet opetuksen laadun parantamiseksi. Tutkimuksessa käsitellään sotilasasiantuntijakurssin oppimisympäristöä sotilaspedagogiikassa tunnistetun tietoteorian pohjalta, jota on vertailtu Kaisa Nuikkisen oppimisympäristömalliin. Lukija johdatetaan tutkimustyön aiheeseen käsittelemällä lyhyesti Puolustusvoimien ihmiskäsitystä, konstruktivismin periaatteita, oppimista ja kouluttajan roolia. Tietoteoriaa lähestytään oppimisympäristön näkökulmasta. Oppimisympäristö jaetaan sotilaspedagogiikassa neljään osa-alueeseen: fyysiseen, psyykkiseen, sosiaaliseen ja henkiseen. Nämä ovat tunnistettavissa eri oppimisympäristöissä. Oppimisympäristö luo pohjan annettavalle koulutukselle ja oikein valittu oppimisympäristö parantaa oppimistuloksia. Sotilasasiantuntijakurssin oppimisympäristö on moniulotteinen kokonaisuus, jota ei ole aiemmin tutkittu. Tutkimusaiheena kurssin oppimisympäristö on mielenkiintoinen kokonaisuus lähestyä tietoteorian pohjalta, koska kurssin oppimisympäristön puitteet ovat rakentuneet vuosikymmenten kuluessa. Tutkimuksen pääkysymys on: Mitä vahvuuksia ja heikkouksia sotilasasiantuntijakurssin oppimisympäristössä on oppilaiden ja opettajien näkökulmasta? Pääongelman ratkaisemisen tueksi on muotoiltu lisäksi neljä alakysymystä. Tutkimusote on laadullinen. Tutkimuksen tiedonkeruu toteutettiin internet-pohjaisella kyselyllä ja yhdellä haastattelulla. Otantana olivat kurssin suomalaiset opettajat ja oppilaat. Opettajien osalta vastausprosentti oli 80 % ja oppilaiden osalta 54 %. Tutkimuksessa selvisi, että sotilasasiantuntijakurssin oppimisympäristö on laadukas. Oppiminen koostuu pienistä osatekijöistä, jotka integroituvat yhdeksi kokonaisuudeksi kurssin aikana. Myös oppimisympäristöjen osat limittyvät opetuksessa päällekkäin, eikä niitä voida täysin tarkastella itsenäisesti. Tutkimuksen perusteella suurin vahvuus on sosiaalinen oppimisympäristö (verkostoituminen, ryhmähenki, kouluttajat mentoreina) ja eniten kehittävää on fyysisessä oppimisympäristössä (PvMoodle, ajoneuvokaluston huono kunto). Kokonaisuutena merkittäviä puutteita ei havaittu.

Lapset yhteisön uhreina

Kirjallisuusarvostelu

Taloutta filosofian näkökulmasta

Kirjallisuusarvostelu

Avauksia kirjetutkimukseen

Kirjallisuusarvostelu

Sosiologia sosiaalisen elämän tieteenä

Artikkeli pohjautuu Helsingin yliopistossa 5.12.2012 pidettyyn uuden professorin juhlaluentoon.

Slurry flows in progressive cavity and in hose pumps

The aim of this thesis was to research how slurry’s viscosity and rheology affect to pumping in peristaltic hose pump and in eccentric progressive cavity pump. In addition, it was researched the formed pressure pulsation in hose pump. Pressure pulsation was studied by pumping different slurries and by using different pipe materials. Pressure and power curves were determined for both used pumps. It was also determined NPSHR curve for the progressive cavity pump. Literature part of the thesis considered to distribute fluids to different rheology types, as well as theories and models to identify different rheology types. Special attention was paid to non-Newtonian fluids, which were also used in experimental part of this thesis. In addition, the literature part discusses about pumps, parameters for pump sizing, and pressure pulsation in hose pump. Starch, bentonite, and carboxymethyl cellulose slurries were used in the experimental part of this thesis. The slurries were pumped with Flowrox peristaltic hose pump (LPP-T32) and eccentric progressive cavity pump (C10/10). From the each slurry was taken a sample, and the samples were analyzed for concentration, viscosity and rheology type. The used pipe materials in pressure pulsation experiments were steel and elastic, and it was also used a prototype of pulsation dampener. The pulsation experiments indicated that the elastic pipe and the prototype of pulsation dampener attenuated pressure pulsation better than the steel pipe at low pressure levels. The differences between different materials disappeared when pressure level and pump rotation speed increased. In slurry experiments, pulsation was different depending on rheology and viscosity of the slurry. According to experiments, the rheology did not significantly affect to pump power consumption or efficiency.