Väitös (konetekniikka): DI Heikki Saariluoma
Aika
20.8.2024 klo 12.00 - 16.00
DI Heikki Saariluoma esittää väitöskirjansa ”CONSTRUCTION FEATURES OF A BATTERY CELL CAN PROFITABLY SIMPLIFIED BY ADDITIVE MANUFACTURING ‘A NOVEL CASE STUDY OF LASER POWDER BED FUSION PRODUCED PRISMATIC BATTERY CELL LID’” julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa tiistaina 20.08.2024 klo 12.00 (Turun yliopisto, Natura, X-luentosali, Turku).
Vastaväittäjänä toimii tohtori Edward W. (Ted) Reutzel (Pennsylvania State University, Yhdysvallat) ja kustoksena professori Antti Salminen (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on konetekniikka.
***
Tiivistelmä väitöstutkimuksesta:
Sähköajoneuvojen määrän kasvu on yksi tapa hallita ilmaston lämpenemistä, mikä on johtanut suureen litiumioniakkujen kysyntään. Väitöskirja esittelee Additive Manufacturing, AM eli 3D-tulostuksen mahdollisuuksia ja etuja tehokkaiden akkujen valmistukseen. Erityisesti akkujen jäähdytyksellä ja lämmityksellä on suuri vaikutus ajoneuvon akkujen suorituskykyyn. Menetelmä avaa täysin uusia mahdollisuuksia nestekanavien ja muiden akkurakenteen ominaisuuksien tekemiseen. AM-menetelmiä on aiemmin pidetty pienten tuotantomäärien ja prototyyppien valmistusmenetelminä. Tämä tutkimus keskittyy alumiiniosien, erityisesti ALSi10Mg-seoksesta valmistettujen osien, hyödyntämiseen akkujen massatuotannossa.
Väitöskirja osoittaa, että akkukennon perusosaan on mahdollista suunnitella jäähdytyskanavia, lämmönsiirtoa lisääviä ripoja ja tarvittava painesulaketurvatoiminto ja poikkeuksellisesti integroida ne yhdeksi osaksi, joka voidaan liittää kennokokoonpanoon laserhitsaukseen. Powder Bed Fusion – Laser Beam/Metal (PBF-LB/M) -osan hinta määräytyy vahvasti käytetystä koneesta, jauhekustannuksista, tarvittavasta jälkityöstöstä ja asennusajasta. Konetoimittajien, simulaatioohjelmien ja laskelmien mukaan menetelmä on kannattava sadan tuhannen kappaleen vuosituotannossa. Tutkimus osoittaa, että PBF-LB/M tehostaa merkittävästi tuoteominaisuuksien integrointia tuottaen lisäarvoa ja menetelmä soveltuu kannattavaksi tuotantomenetelmäksi Li-ion-akkukennojen osille.
3D-tulostus on kestävä menetelmä massatuotantoon, jossa metallijauheesta voidaan muodostaa osia lasersulattamalla käyttämällä vain osan tilavuuteen tarvittavaa metallijauhemäärää. Soveltamalla menetelmää sähköajoneuvojen massatuotettuihin akkukomponentteihin se vähentää merkittävästi tuotantokustannuksia, kasvihuonekaasupäästöjä ja ilmaston lämpenemistä pitkällä aikavälillä.
Vastaväittäjänä toimii tohtori Edward W. (Ted) Reutzel (Pennsylvania State University, Yhdysvallat) ja kustoksena professori Antti Salminen (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on konetekniikka.
***
Tiivistelmä väitöstutkimuksesta:
Sähköajoneuvojen määrän kasvu on yksi tapa hallita ilmaston lämpenemistä, mikä on johtanut suureen litiumioniakkujen kysyntään. Väitöskirja esittelee Additive Manufacturing, AM eli 3D-tulostuksen mahdollisuuksia ja etuja tehokkaiden akkujen valmistukseen. Erityisesti akkujen jäähdytyksellä ja lämmityksellä on suuri vaikutus ajoneuvon akkujen suorituskykyyn. Menetelmä avaa täysin uusia mahdollisuuksia nestekanavien ja muiden akkurakenteen ominaisuuksien tekemiseen. AM-menetelmiä on aiemmin pidetty pienten tuotantomäärien ja prototyyppien valmistusmenetelminä. Tämä tutkimus keskittyy alumiiniosien, erityisesti ALSi10Mg-seoksesta valmistettujen osien, hyödyntämiseen akkujen massatuotannossa.
Väitöskirja osoittaa, että akkukennon perusosaan on mahdollista suunnitella jäähdytyskanavia, lämmönsiirtoa lisääviä ripoja ja tarvittava painesulaketurvatoiminto ja poikkeuksellisesti integroida ne yhdeksi osaksi, joka voidaan liittää kennokokoonpanoon laserhitsaukseen. Powder Bed Fusion – Laser Beam/Metal (PBF-LB/M) -osan hinta määräytyy vahvasti käytetystä koneesta, jauhekustannuksista, tarvittavasta jälkityöstöstä ja asennusajasta. Konetoimittajien, simulaatioohjelmien ja laskelmien mukaan menetelmä on kannattava sadan tuhannen kappaleen vuosituotannossa. Tutkimus osoittaa, että PBF-LB/M tehostaa merkittävästi tuoteominaisuuksien integrointia tuottaen lisäarvoa ja menetelmä soveltuu kannattavaksi tuotantomenetelmäksi Li-ion-akkukennojen osille.
3D-tulostus on kestävä menetelmä massatuotantoon, jossa metallijauheesta voidaan muodostaa osia lasersulattamalla käyttämällä vain osan tilavuuteen tarvittavaa metallijauhemäärää. Soveltamalla menetelmää sähköajoneuvojen massatuotettuihin akkukomponentteihin se vähentää merkittävästi tuotantokustannuksia, kasvihuonekaasupäästöjä ja ilmaston lämpenemistä pitkällä aikavälillä.
Viestintä