Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/12685
Title: Manufacturing readiness assessment and process planning for additive manufacturing
Other Titles: Μέθοδος προγραμματισμού υβριδικών κατεργασιών/διεργασιών παραγωγής (τρισδιάστατη εκτύπωση/αφαίρεσης υλικού)
Authors: Κουτσούκος, Σωτήριος
Keywords: Additive manufacturing
Subtractive manufacturing
Hybrid manufacturing
Manufacturing readiness levels
Process planning
Keywords (translated): Προσθετική μηχανικοί
Αφαιρετική μηχανική
Υβριδική μηχανική
Επίπεδα ετοιμότητας κατασκευής
Προγραμματισμός διεργασιών
Abstract: Additive Manufacturing (AM) is still immature in most application areas. Lack of knowledge among potential users is a key barrier for AM uptake. There is therefore a significant need for methods, frameworks and tools that will enable potential users to effectively identify if AM would fit their specific case, select the right AM process for their needs and overall evaluate the Manufacturing Readiness Level, known as MRL, of their product. In this diploma thesis a framework was developed, in order to address that problem, which comprised by five discreet stages, namely MRL 1, MRL 2, MRL 2-3, MRL 3 and MRL 4. MRL 1 regards the identification of manufacturing research opportunities, material properties and manufacturing cost implications. The main goal of MRL 2 is to describe the application field of the product. In this stage the threads of design, materials and process capability and control are evaluated through identification, paper studies and analysis of material and process approaches. In order to proceed to MRL 3 the following three questions need to be answered: (a) “Should we consider AM for this specific product?”, (b) “Can the product be manufactured via AM?”, (c)“If the product cannot be built via AM should we consider Hybrid Manufacturing process (HM)?”. For that reason, MRL 2-3 was developed and three different levels have been constructed in order to address the aforementioned questions. Level 1 regards self-evaluation of different AM technologies, replying to the question of AM being potentially beneficial for a specific use case. Level 2 validates the technical feasibility of AM for a specific part, supporting the user towards deciding the appropriate AM technology type for his specific use case. Both of the above-mentioned levels answer questions (a) and (b) in the form of questionnaires. Level 3 is addressing manufacturability issues, by analyzing the design and proposing manufacturing of certain features with a combination of additive and subtractive manufacturing (SM) where necessary. After the completion of MRL2-3, MRL 3 takes place. The main purpose in this stage is the characterization of manufacturability and producibility, the research of available materials, the identification of target cost and cost-drivers attributes, and the production of a prototype. Finally, in MRL 4, before the practical examination of the prototype begin, potential Key Performance Parameters (KPPs), production simulation methods, cost drivers’ uncertainties and cost mitigation attributes are identified.
Abstract (translated): Η προσθετική μηχανική ή αλλιώς additive manufacturing (AM) βρίσκεται ακόμα στα πρώιμα στάδια ωρίμανσής της στα περισσότερα πεδία εφαρμογής. Η έλλειψη γνώσης, μεταξύ των δυνητικών χρηστών, όσον αφορά την προσθετική μηχανική αποτελεί βασικό εμπόδιο στην χρήση της AM τεχνολογίας. Συνεπώς, υπάρχει ανάγκη για δημιουργία πλαισίων, μεθόδων και εργαλείων που θα επιτρέψουν σε πιθανούς χρήστες να εντοπίσουν αποτελεσματικά εάν η προσθετική μηχανική ταιριάζει με την περίπτωσή τους, να επιλέξουν τη σωστή διαδικασία ΑΜ για τις ανάγκες τους καθώς και να αξιολογήσουν το επίπεδο ετοιμότητας παραγωγής, γνωστό και ως MRL. Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύχθηκε ένα πλαίσιο, για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, που περιλάμβανε πέντε διακριτά στάδια: MRL 1, MRL 2, MRL 2-3, MRL 3 και MRL 4. Στο MRL 1 εξετάζονται οι δυνατότητες έρευνας στον τομέα της παραγωγής, οι ιδιότητες των υλικών και οι συνέπειες του κόστους κατασκευής του προϊόντος. Ο βασικός στόχος του MRL 2 είναι να περιγράψει το πεδίο εφαρμογής του προϊόντος. Σε αυτό το στάδιο, το κομμάτι του σχεδιασμού, των υλικών και των δυνατοτήτων των εργασιών και του ελέγχου αξιολογούνται μέσω έρευνας, μελέτης και ανάλυσης των ήδη υπαρχόντων υλικών και διεργασιών. Προκειμένου να ξεκινήσει η αξιολόγηση του MRL 3 πρέπει να απαντηθούν οι ακόλουθες τρείς ερωτήσεις: (α) «Αξίζει να κατασκευαστεί το προϊόν με AM;», (β) «Μπορεί το προϊόν να κατασκευαστεί μέσω AM;», (γ) «Αν το προϊόν δεν μπορεί να κατασκευαστεί με AM να εξετασθεί η χρήση υβριδικής διαδικασίας παραγωγής (HM);». Για τον λόγο αυτό, κατασκευάστηκαν το MRL 2-3 το οποίο αποτελείται από τρία επίπεδα όπου κάθε ένα από αυτά απαντά και από μια ερώτηση. Το επίπεδο 1 αφορά την αυτό-αξιολόγηση των διάφορων τεχνολογιών AM, απαντώντας στο ερώτημα εάν η AM τεχνολογία είναι δυνητικά επωφελής για μια συγκεκριμένη περίπτωση χρήσης. Το επίπεδο 2 επικυρώνει την τεχνική σκοπιμότητα της AM τεχνολογίας για ένα συγκεκριμένο προϊόν, υποστηρίζοντας τον χρήστη να αποφασίσει τον κατάλληλο τύπο AM τεχνολογίας για την κατασκευή του προϊόντος του. Και τα δύο προαναφερθέντα επίπεδα απαντάνε τις ερωτήσεις (α) και (β) με την μορφή ερωτηματολογίων. Το επίπεδο 3 εξετάζει τα ζητήματα της κατασκευής αναλύοντας το σχεδιασμό του προϊόντος και προτείνοντας την κατασκευή ορισμένων χαρακτηριστικών με συνδυασμό προσθετικών και αφαιρετικών διεργασιών, όπου είναι απαραίτητο. Μετά την ολοκλήρωση των επιπέδων 1,2 και 3 ξεκινάει η αξιολόγηση του MRL 3. Ο κύριος στόχος αυτού του σταδίου είναι ο χαρακτηρισμός της παραγωγικότητας του προϊόντος, ο εντοπισμός του επιδιωκόμενου στόχου και των παραμέτρων που τον επηρεάζουν και η κατασκευή ενός προτύπου. Τέλος, στο MRL 4, πριν την έναρξη των πρακτικών εξετάσεων του προτύπου, εντοπίζονται οι βασικοί παράμετροι επίδοσης του προϊόντος, οι μέθοδοι προσομοίωσης της παραγωγής του, οι αβεβαιότητες των παραμέτρων του κόστους καθώς και οι τρόποι ελάττωσης του κόστους του.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DT_M_Κουτσούκος_Σωτήριος_246759.pdf2.44 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.