Väitös: Skannaavalla optiikalla joustavuutta laserpinnoitukseen
Diplomi-insinööri Joonas Pekkarinen tutki väitöskirjatyössään sekä skannaavan optiikan tarjoamia mahdollisuuksia lisätä laserpinnoitusprosessiin joustavuutta että rajoitteita, joita dynaamisesti muokattu säde asettaa prosessin säädölle. Hän etsi fysikaalisia raja-arvoja skannatun säteen ja materiaalin vuorovaikutuksille sekä keinoja, joilla pinnoitusprosessi saadaan mahdollisimman vakaaksi. Työn tuloksia voidaan käyttää hyväksi muun muassa silloin, kun kehitetään metallien 3D-tulostamista tuottavammaksi, joustavammaksi ja laadullisesti paremmaksi.
Laserpinnoitus on moderni ja hyvin monimuotoisesti käytetty lisäävän valmistuksen tuotantomenetelmä, jota voidaan käyttää sekä kappaleiden pinnoitukseen että muotojen rakentamiseen. Skannaava optiikan käyttö pinnoitusprosessissa mahdollistaa sekä säteen vaikutusalueen että tehon säätämisen numeerisesti prosessin aikana. Se mahdollistaa myös pinnoituspalkojen muotojen muokkaamisen numeerisesti. Menetelmä tuo uusia prosessin hallinnan mahdollisuuksia sekä pinnoitukseen että metallien 3D-tulostukseen.
Kun ymmärretään prosessin käyttäytyminen, voidaan skannaavalla optiikalla luoda halutunlainen palko haluttuun kohtaan säätämällä säteen skannausparametreja. Samalla optiikalla voidaan tarvittaessa pinnoittaa leveitä pinnoitepalkoja tai rakentaa tarkkoja muotoja.
Metallien 3D-tulostus on perinteisesti ollut hyvin hidas prosessi, mutta pinnoitustekniikan käyttö mahdollistaa tuottavuuden nousun. Skannerioptiikan käyttö pinnoitustekniikan ohella mahdollistaisi metallien 3D-tulostukseen lisää tuottavuutta ja joustavuutta. Väitöstyön tuoman uuden tiedon pohjalta saadaan parempi ymmärrys prosessin käytöksestä ja hallinnasta, joten tulosten implementointi metallien 3D-tulostusta varten on tulevaisuudessa helpompaa.
Diplomi-insinööri Joonas Pekkarisen konetekniikan alaan kuuluva väitöskirja ”Laser cladding with scanning optics” (Laserpinnoitus skannaavalla optiikalla) tarkastettiin 21.8.2014 Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa (Lappeenranta University of Technology, LUT). Vastaväittäjinä toimivat professori Milan Brandt, RMIT University, Melbourne, Australia, ja professori Petri Vuoristo, Tampereen teknillinen yliopisto. Kustoksena toimii dosentti Veli Kujanpää LUT:sta.
Väitöskirja on julkaistu yliopiston Acta Universitatis Lappeenrantaensis -tutkimussarjassa numero 584, ISBN 978-952-265-625-4 ja ISSN 1456-4491. Väitöskirja on luettavissa LUT:n LUTPub-tietokannassa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-265-626-1
Lisätietoja: www.lut.fi
