Experimental Strength tests with Metal X
Niemelä, Mikko (2020)
Niemelä, Mikko
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202004245806
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202004245806
Tiivistelmä
Tämä opinnäytetyö tehtiin Wärtsilän New Product Introduction & Smart Manufacturing osastolle. Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää Metal X:llä valmistettujen kappaleiden perusgeometrioiden lujuudet, sekä tulostus menetelmän mahdolliset vaikutukset ja rajoitteet lujuuteen. Ensimmäinen metallia tulostava tulostin MarkForgedin Metal X tilattiin vuoden 2018 lopussa ja tarvetta tälle opinnäytetyölle oli, koska kyseessä oli uudella konseptilla toimiva tulostin eikä vertailupohjaa ollut vielä olemassa.
Opinnäytetyössä tutkittiin kolmella eri tavalla Metal X:llä tulostettujen kappaleiden lujuuksia ja täytteen vaikutuksia kappaleen lujuuksiin. Osat suunniteltiin NX 3D- mallinnusohjelmalla, tulostuksen valmisteluun käytettiin Markforgedin tulostimille tarkoitettua Eiger-ohjelmistoa ja kappaleet tulostettiin Metal X:llä. Lujuustestit tehtiin Dekran toimipisteessä ja materiaalitutkimukset Wärtsilän Vaasan tehtaan materiaalintutkimusosastolla.
Opinnäytetyön testien tulokset olivat joiltain osilta odotetunlaiset, esimerkiksi tulostussuunnan vaikutus lujuuteen, mutta se että ero oli noin iso, oli yllätys. Joiltain osin testit eivät onnistuneet niin kuin ne oli suunniteltu ja osa vetosauvoista ei rikkoutunut suunnitellusta kohdasta. Kaiken kaikkiaan tulokset kuitenkin antoivat näkökannan siihen, mitä Metal X:llä tulostetuilla kappaleilla voi tehdä ja mitä testejä täytyy tulevaisuudessa tehdä, jos osia halutaan käyttää lujuutta vaativissa kohteissa. This thesis was done for Wärtsilä´s New Product Introduction & Smart Manufacturing department. The purpose of this thesis was to find out the impact of basic geometries and plausible influences and restrictions for the strength of the metal samples manufactured with Metal X. Wärtilä’s first metal printer MarkForged Metal X was ordered at the end of 2018, and the need for this thesis was because it was a printer with a new printing concept and there was no reference base yet.
In this thesis, the strengths of samples printed with Metal X, and the effects of the infill on the strengths of the samples were studied in three different ways. The parts were designed with NX 3D modelling software, Markforged Eiger software for printers was used to prepare the print, and the pieces were printed with Metal X. Strength tests were performed at Dekra's site and material tests at Wärtsilä Vaasa factories materials research department.
Some of the test results were as expected. For example, the effect of the printing direction to the strength, but the surprise was that the difference was as big as it was. In some cases, the tests failed, and some of the tensile test bars did not break as planned. Overall, however, the results provided an insight into what can be done with pieces printed with Metal X and what tests need to be done in the future if parts are to be used in strength-intensive applications.
Opinnäytetyössä tutkittiin kolmella eri tavalla Metal X:llä tulostettujen kappaleiden lujuuksia ja täytteen vaikutuksia kappaleen lujuuksiin. Osat suunniteltiin NX 3D- mallinnusohjelmalla, tulostuksen valmisteluun käytettiin Markforgedin tulostimille tarkoitettua Eiger-ohjelmistoa ja kappaleet tulostettiin Metal X:llä. Lujuustestit tehtiin Dekran toimipisteessä ja materiaalitutkimukset Wärtsilän Vaasan tehtaan materiaalintutkimusosastolla.
Opinnäytetyön testien tulokset olivat joiltain osilta odotetunlaiset, esimerkiksi tulostussuunnan vaikutus lujuuteen, mutta se että ero oli noin iso, oli yllätys. Joiltain osin testit eivät onnistuneet niin kuin ne oli suunniteltu ja osa vetosauvoista ei rikkoutunut suunnitellusta kohdasta. Kaiken kaikkiaan tulokset kuitenkin antoivat näkökannan siihen, mitä Metal X:llä tulostetuilla kappaleilla voi tehdä ja mitä testejä täytyy tulevaisuudessa tehdä, jos osia halutaan käyttää lujuutta vaativissa kohteissa.
In this thesis, the strengths of samples printed with Metal X, and the effects of the infill on the strengths of the samples were studied in three different ways. The parts were designed with NX 3D modelling software, Markforged Eiger software for printers was used to prepare the print, and the pieces were printed with Metal X. Strength tests were performed at Dekra's site and material tests at Wärtsilä Vaasa factories materials research department.
Some of the test results were as expected. For example, the effect of the printing direction to the strength, but the surprise was that the difference was as big as it was. In some cases, the tests failed, and some of the tensile test bars did not break as planned. Overall, however, the results provided an insight into what can be done with pieces printed with Metal X and what tests need to be done in the future if parts are to be used in strength-intensive applications.