WP 2 Automation and distributed manufacturing

Lappeenranta University of Technology (LUT)
– lead by
Dr. Heikki Handroos
[email protected]
+358 405107599

Dr. Heidi Piili
[email protected]
+358 40 5510710

Dr. Kari Ullakko
[email protected]
+358 50 410 53 76

The newest MFG4.0 dissertation reveals the potential of additive manufacturing for facilitating the development of magnetic shape memory alloy actuators

The newest MFG4.0 dissertation reveals the potential of additive manufacturing for facilitating the development of magnetic shape memory alloy actuators

MSc Ville Laitinen will defend his dissertation in the field of Technical Physics at LUT University. His doctoral thesis is titled Laser powder bed fusion for the manufacture of Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloy actuators.

It consists of a series of experimental investigations:  a laser powder bed fusion (L-PBF) additive manufacturing process and a subsequent heat-treatment process were developed for the manufacture of functional polycrystalline Ni-Mn-Ga-based magnetic shape memory (MSM) alloy.

 

Ville Laitinen

Junior Researcher,
LUT University

Image: Laitinen, V., Saren, A., Sozinov, A. and Ullakko, K., 2021. Giant 5.8% magnetic-field-induced strain in additive manufactured Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloy. Scripta Materialia, 208, p.114324.

The findings demonstrate that the chemical composition and resulting MSM-related properties of the L-PBF-built Ni-Mn-Ga can be precisely changed in-situ by adjusting the applied L-PBF process parameters to control the selective evaporation of Mn. A repeatable and fully reversible magnetic-field-induced strain of 5.8% is demonstrated for a single crystalline grain of an L-PBF-built Ni-Mn-Ga.

Practically, the reported results will permit the exploration of polycrystalline-MSM-based devices with a geometric freedom that has thus far been impossible with conventional manufacturing methods.

The results suggest that additive manufacturing can facilitate miniaturization and simplification of electromechanical devices in which traditional mechanisms and piezoelectric materials are impractical.

 

The dissertation will take place  at LUT University on 3rd of December 2021 at 12pm(UTC+2).

The dissertation will take place  at LUT University on 3rd of December 2021 at 12pm(UTC+2).

Opponents:
Professor Inigo Flores Ituarte Tampere University
Professor Ilkka Tittonen Aalto University

Custos:
Professor Kari Ullakko of LUT University

Keywords

additive manufacturing, 4D printing, laser powder bed fusion, Ni-Mn-Ga, magnetic shape memory, magnetic-field-induced strain, twinning

The newest MFG4.0 dissertation reveals the remarkable potential of additive manufacturing in the circular economy

The newest MFG4.0 dissertation reveals the remarkable potential of additive manufacturing in the circular economy

Patricia Nyamekye defended her Thesis this week at LUT University: Her research focused on Life cycle cost-driven design for additive manufacturing

The dissertation of Nyamekye on additive manufacturing (AM) (popularly known as 3D printing) included investigatory research of resource consumptions, effects of process factors, and life cycle cost of AM.

Patricia Nyamekye

Junior Researcher, LUT University

The study consists of engineering and business approaches to identifying the best adoption plan for 3D printing. The findings prove that AM offers new opportunities with design flexibility and superior functional components that reduce industrial users’ life cycle costs.

The manufacturing method enhances the circular economy through material reuse and extended service life with optimised and superior components.

 

Nyamekye. P.(2021). Life cycle cost-driven design for additive manufacturing: the frontier to sustainable manufacturing in laser-based powder bed fusion

Keywords

Additive manufacturing, design for additive manufacturing, (DfAM), circular economy, (CE), laser-based powder bed fusion, (L-PBF), life cycle cost, LCC-driven, metal AM, metal L-PBF, simulation-driven DfAM, sustainability.

3D-tulostus ja sen tulevaisuuden mahdollisuudet: Tiedelinja 12.5.2021 klo 18.00

3D-tulostus ja sen tulevaisuuden mahdollisuudet -Tiedelinja 12.5.2021 klo 18.00

Turun yliopiston Tiedelinjalla tutkijat ja yleisö keskustelevat ajankohtaisista aiheista.

12.5. pidettävässä Tiedelinjassa käsitellään 3D-tulostuksen  tulevaisuuden mahdollisuuksia.

Aiheesta keskustelevat konetekniikan professori Antti Salminen, biomateriaalitieteen professori Pekka Vallittu ja Tulevaisuuden tutkimuskeskuksen tutkimusjohtaja, dosentti Jari Kaivo-oja.

Salminen on vuosia tutkinut 3D-tulostamisen mahdollisuuksia. Ennen Turun yliopistoon siirtymistään hän toimi LUT- yliopistolla Lasertyöstön tutkimusryhmän johtajana ja MFG4.0-hankkeen vetäjänä lisäävän valmistuksen osalta.  Salminen on perehtynyt 3D-tulostuksen mahdollisuuksiin, rajoitteisiin ja tulevaisuuteen.

Vallittu on tehnyt maailmanlaajuisestikin vertailtuna uraauurtavaa työtä uusien biomateriaalien kehittämisessä. Hänen johdollaan Turun kliinisessä biomateriaalikeskuksessa on kehitetty jo 1990-luvulta komposiittimateriaaleja, joista valmistetaan hammas- ja luuvaurioiden hoidossa käytettäviä lääkinnällisiä laitteita, kuten hammassiltoja ja luuimplantteja. Lasikuidun ja biolasin yhdistäviä bioaktiivisia implantteja käytetään jo nyt laajasti kallon luuvaurioiden hoidossa. Implanttien valmistuksessa hyödynnetään 3D-tulostusta ja tulostus on tullut myös hammasmateriaalien käsittelyyn.

Kaivo-oja toimii MFG4.0-hankkeemme Tulevaisuuden tutkimuksen työpaketin vetäjänä.

Ohjelma on katsottavissa Tiedelinjan sivulla seuraavana päivänä ja kahden viikon päästä myös tekstitettynä.

 

Työtä ja hyvinvointia automaatiosta ja tuotteiden etävalmistuksesta

Työtä ja hyvinvointia automaatiosta ja tuotteiden etävalmistuksesta -esitys TEMin Tutkimus- ja ennakointifoorumin webinaarissa kiinnosti kuulijoita

MFG4.0-hankkeen konsortion johtaja, professori Kari Ullakko puhui Avaimia ja sopeutumiskeinoja kestävään kasvuun strategisen tutkimuksen avulla -webinaarissa 2.3.2021.

Yleisenä olettamuksena on, että automaatio lisääntyy ja teolliset tuotantotavat muuttuvat nopeasti, joka vuorostaan nähdään hävittävän  nykyisiä työpaikkoja. Ullakon esityksessä pyrittiin  vastaamaan kysymykseen, voiko automaatio oikein toteutettuna lisätä työpaikkoja, ja voidaanko työn menettäneiden syrjäytymiseltä välttyä.
Tämä on mahdollista, sillä vaikka automaatio syrjäyttää työpaikkoja, se samalla lisää tuottavuutta ja laskee tuotteiden hintaa. Tämä puolestaan vahvistaa vientiä ja sitä kautta myös työpaikkoja Suomessa”, Ullakko kertoo.

Uudet työpaikat tosin eivät ole enää samoja, jotka automaatio syrjäytti.  Räätälöidyn koulutuksen  avulla tulisi varmistaa, että osaajia uusiin tehtäviin on tarjolla. “Automaatio, 3D-tulostus ja etävalmistus mahdollistavat ja jopa vaativat aivan uudenlaisia liiketomintamalleja, joilla voi olla myös positiivisia aluekehitysvaikutuksia samoin  kuin sosiaaliturvan kehittäminen on kriittiinen osa automaation yhteiskunnallisten vaikutusten hallitsemiseksi,” Ullakko täsmentää.

Kari Ullakko

Professori, LUT-yliopisto

Metallien 3D-tulostus laajasti esillä YLEn uutisissa

Metallien 3D-tulostaminen laajalti esillä YLEn uutisoinnissa

YLEn toimittajien tekemä uutisjuttu metallien 3D-tulostuksen kehittymisestä teolliseksi on ollut esillä useassa YLEn uutislähetyksessä.

Uutisjutussa kerrottiin, kuinka 3D-tulostuksen tutkiminen Suomessa on pitkälti keskittynyt LUT-yliopiston Lasertyöstön laboratorioon ja että yliopistossa uskotaan tuotantototavan läpimurron olevan käsillä: ”Sanoisin, että vain parin vuoden sisällä täälläkin nähdään metallien 3d-tulostusta ihan tuotannollisessa mittakaavassa,”  professori Heidi Piili kommentoi.

Piilin lisäksi uutijutussa haastateltavana oli LUTin alumni Markku Lindqvist, joka toimii perustamassaan Delva Oy:ssä teknologiajohtajana: ”Voidaan sanoa, että ollaan kovassa nousun vaiheessa tällä hetkellä.” Delva Oy:lla ollaan parhaillaan hankkimassa lisää tulostimia kasvavaa tuotantoa varten.

YLEn verkkosivulla käsitellään 3D-tulostuksen nykytilaa laajemmin 

Piili kertoo YLEn verkkosivujen haastattelussaan, että 3D-tulostus on arkipäivää maailmalla. Esimerkiksi Saksassa metallien 3D-tulostaminen on jo laajalti käytössä osana tehtaiden tuotantolinjastoja.

“Suomi on jälkijunassa teollisuusrakenteensa vuoksi.” Piili toteaa. Syynä tähän on  suomalaisen teollisuuden  keskittyminen enemmän suurten bulkkimaisten tuotteiden valmistukseen, jolloin 3D-tulostuksen hyödyt eivät ole niin selviä.

Videoklipissä LUT-yliopiston tutkija Mohsen Amraei täsmentää, kuinka kolmiuloitteinen tulostaminen tapahtuu.