Banbrytande forskning om additiv tillverkning

feb 1, 2021 | 3D

Flyg- och rymdindustrin, fordonsindustrin, försvarsindustrin och medicinteknisk industri. Det är några branscher som kan ha nytta av Paria Kamiris banbrytande forskning om pulverbäddsbaserad additiv tillverkning med elektronstråle (EB-PBF) i superlegering 718. Hon förklarar hur processen kan användas mer effektivt för att producera flera delar med bättre egenskaper. Och hon har utvecklat nya strategier för att skräddarsy produkters mikrostruktur och på så vis förbättra deras egenskaper.

Industrins intresse för pulverbäddsbaserad additiv tillverkning med elektronstråle som energikälla har ökat lavinartat de senaste tio åren. Att tillverka produkter med denna lager-på-lager-princip har många fördelar och skapar helt nya möjligheter för tillverkningsindustrier inom många branscher. 

– Med additiv tillverkning blir det till exempel möjligt att producera lättare och mer komplexa komponenter i en-stegs-process. Det ger bland annat effektivare och mer miljövänliga flygmotorer, säger Paria Karimi som försvarade sin avhandling på Högskolan Väst i december.

Paria har fördjupat sig i hur pulverbäddsbaserad additiv tillverkning med elektronstråle fungerar vid produktion av komponenter i superlegeringen 718 – ett material som är högintressant för flyg- och rymdindustrin. Processen är också intressant för andra branscher som tillverkar skräddarsydda komponenter i små serier, exempelvis medicinska implantat. Om man kan utveckla tillverkningsprocessen optimalt finns oerhört mycket att vinna både i produktionstid och materialkostnader. 

Komplex produktion i en och samma process

– Målet med additiv tillverkning är att kunna producera mer komplexa, lättare och starkare komponenter i en och samma process. Idag görs tillverkningen fortfarande i flera steg och ofta krävs någon form av efterbehandling, vilket är både tidskrävande och kostsamt. 

Paria har genomfört sin forskning i fyra steg. Inledningsvis undersökte hon hur mikrostrukturen och defekter hos legering 718 utvecklas och bildas under tillverkningsprocessen. Därefter studerade hon hur materialets mikrostruktur påverkas beroende på position på byggplattan, eftersom en av de främsta fördelarna med EB-PBF är att man kan bygga flera delar samtidigt.

Genom en lång rad tester har hon undersökt hur tätt de olika komponenterna kan byggas, hur höga de kan vara, och så vidare, utan att deras egenskaper förloras. Dessutom har hon ägnat mycket tid åt att hitta rätt processparametrar för att på så vis minimera defekter hos materialet.

Mer flexibelt konstruktionsarbete

– Slutligen har jag undersökt hur man kan skräddarsy specifika egenskaper hos metallen genom att styra olika processparametrar vid tillverkningen. Det var nog den svåraste och samtidigt den roligaste delen av mitt arbete. 

– Jag har utvecklat strategier som gör det möjligt att designa mikrostrukturen så att legeringen får mer homogena egenskaper. Det innebär att metallen beter sig mer likartat oavsett vilka belastningar den utsätts för. Detta kan ge stora fördelar för tillverkare av flygmotorkomponenter eftersom det ger dem större flexibilitet i konstruktionsarbetet. 

Paria nämner att det kvarstår en del utmaningar vad gäller egenskaper på färdiga komponenter tillverkade med EB-PBF. Ett exempel är att ytskikten kan behöva efterbearbetning.

– Kraven på finish ser förstås olika ut beroende på vad komponenten ska användas till. Men generellt kan man säga att den här typen av additiv tillverkning än så länge inte levererar en hundraprocentig finish på produkten. 

Värdefull input från industriföretag

I det stora forskningsprojekt som Parias arbete är en del av, SUMAN-Next, har andra forskare undersökt lämpliga tekniker för efterbearbetning. Forskarteamet har arbetat i nära samarbete med GKN Aerospace, Sandvik Additive Manufacturing, Arcam-EBM och Siemens Energy. 

– Vi träffades regelbundet för att presentera resultat och industriföretagen gav oss forskare värdefull input. 

Under doktorandstudierna arbetade Paria några månader på Waterloo University i Kanada i ett forskarteam som också är inriktat på pulverbäddsbaserad additiv tillverkning.

– Det var spännande och lärorikt att ta del av deras forskningsarbete och möta nya personer som också har stor passion för sin forskning.

Mycket har hänt i Parias liv det senaste året. Bara 47 dagar före disputationen födde hon en flicka och strax därefter fick hon en post-doc-tjänst på Waterloo University. I april flyttar hela familjen till Kanada.

– Jag ser mycket fram emot att forska vidare tillsammans med det kanadensiska teamet. Uppdraget skiljer sig en hel del från det jag forskat om hittills, men det finns gemensamma nämnare. Här ska jag titta närmare på additiv tillverkning med både elektronstråle och laserstråle som energikällor och med material som aluminium och titan. 

För mer information: Högskolan Väst

Ny kunskap gör det möjligt att tillverka klimatsmarta flygmotorer

På bara tre år har Högskolan Västs forskarteam byggt upp världsledande kunskap inom additiv tillverkning med pulverbädd för legeringen 718. Att tillverka produkter med...

Stratasys trippel-lanserar nya 3D-skrivare

Stratasys produktsortimentet utökas med tre nya 3D-skrivare för serieproduktion och storskaliga utskrifter. Det här blir den största produktlansering marknaden någonsin...

Ny utbildning i additiv tillverkning ska möta industrins stora behov

KK-stiftelsen beviljar två miljoner kronor till Mittuniversitetet för att starta utbildningsprogram på avancerad nivå inom additiv tillverkning med metalliska material....

3D-maskinstyrning utvecklad efter grävlastarens behov

Först utvecklade Unicontrol världens första 3D-maskinstyrningssystem med inriktning på mindre grävmaskiner. Nu har danska Unicontrol kommit med en ny innovation och...

Stora produktionsvinster med nytt verktygskoncept

3D-printade verktyg i titan skapar helt nya möjligheter. Lagom till omställningen från plast till papper i engångsartiklar släpper AIM Sweden ett helt nytt...

Banbrytande forskning om additiv tillverkning

Flyg- och rymdindustrin, fordonsindustrin, försvarsindustrin och medicinteknisk industri. Det är några branscher som kan ha nytta av Paria Kamiris banbrytande forskning...

Simuleringar ger värdefulla kunskaper om metallers mikrostrukturer

Höga temperaturer och snabba temperaturförändringar ingår naturligt i processen vid additiv tillverkning. Därför är det extremt svårt att se hur mikrostrukturen i en...

”Industrin ser stora möjligheter”

Sandvik är en högteknologisk global industrikoncern med unik kompetens inom materialteknik. Sedan några år tillbaka satsar företaget stort på additiv tillverkning och...

Skapa mer produktivitet med 3D-printade verktyg

Om vikten på PKD-verktyg kan minskas, är regeln att skärdata kan ökas väsentligt. Tillsammans med större frihet av designen, är möjligheten till viktoptimering en av de...

Nystartad servicebyrå för 3D-utskrifter

 AM Printservice är en servicebyrå med lång erfarenhet inom additiv tillverkning. Konceptet bygger på en online-plattform för att öka tillgängligheten lokalt på...

Världsledande forskning inom additiv tillverkning

På bara tre år har Högskolan Västs forskarteam byggt upp världsledande kunskap inom additiv tillverkning med pulverbädd för legeringen 718. – Det är en strategisk...

Lanserar nya produkter och material till industrin

MakerBot utökar den snabbt växande Method-serien med ytterligare 3D-skrivare och tillgängliga material anpassade för industrin. MakerBot tar ett nytt kliv och...

Stor forskningssatsning på metallbaserad additiv tillverkning

Årets anslag på 80 miljoner kronor från KK-stiftelsen används till tolv nya forskningsprojekt som bidrar till att höja svensk industris konkurrenskraft. Det största...

Tar additiv tillverkning till nya nivåer

Ny forskning gör att additiv tillverkning kan användas för fler material och nya applikationer. Högskolan Väst spetsforskar tillsammans med bland andra Alfa Laval och...

Högskolan Väst tillverkar plastvisir till vården

David Simonsson är student och arbetar också deltid som forskningsingenjör inom Högskolan Västs produktionstekniska forskningsmiljö. Bland annat handlar den forskningen...

Oplanerade stopp inom industrin i fokus på mässan

Oplanerade driftstopp innebär stora förluster för svenska industriföretag. Idag finns det modern teknik för att snabbt hantera stoppen, men än så länge är det få...

Ny utbildning i additiv tillverkning

Mittuniversitetet startar en ny utbildning med fokus på additiv tillverkning för att möta branschens ökade behov av ingenjörer med specialistkompetens. − Additiv...

Uppfyller högsta produktivitet och kvalitet standard.

TRUMPF presenterade en ny 3D printer på den ledande internationella mässan för additiv tillverkning -  Formnext i Frankfurt 19 – 22 november. Den heter TruPrint...

3D-printning av metall öppnar helt nya möjligheter för industrin

Vid den internationella konferensen MAMC19 i Örebro den 25-27 november kommer nya forskningsresultat och exempel från industrin att presenteras. Det handlar till...

3D-printade maskindelar kan spara stora pengar

3D-printning av delar till tillverkningsmaskiner kan få stor betydelse för den svenska industrin. Nya forskningsresultat visar att metoden kan korta tiden det tar att...

Maskinbetjäning

Robotar

Tillbehör