Färsk forskning visar hur additiv tillverkning inom flygindustrin blir mer flexibel och effektiv

jan 8, 2018 | 3D

Andreas Segerstarks forskning visar helt nya möjligheter att producera motorkomponenter effektivare med additiv tillverkning med pulver (LMPD). Produktionen blir mer flexibel samtidigt som svinnet av dyra superlegeringar kan minskas med upp till 90 procent.
– Jag har hittat viktiga samband mellan de primära processparametrarna och deras påverkan på materialet under tillverkningsprocessen, säger Andreas Segerstark som presenterade och försvarade sin doktorsavhandling* på Högskolan Väst några dagar före jul.
För GKN Aerospace och andra tillverkare inom flygindustrin kan de nya kunskaperna bidra till att deras additiva tillverkning med lasermetalldeponering med pulver (LMPD) blir mer effektiv. Större flexibilitet, kortare ledtid och väsentligt mindre materialsvinn är några nyttoeffekter som doktoranden Andreas Segerstark nämner när han berättar om sina forskningsresultat.
Enkelt förklarat fungerar LMPD-teknologin så att en robot svetsar flera tunna svetssträngar av metallpulver intill varandra och i flera skikt tills komponenten får rätt form.
– LMPD-teknologin kompletterar dagens konventionella tillverkningsmetoder. Man bygger till exempel komponenter med komplexa former genom att addera metallskikt på enklare gjutgods eller smidesgods, förklarar Andreas Segerstark.
– Teknologin används också för att reparera skador på komponenter som skadas om värmetillförseln blir för stor. Pulverdeponeringen kan med fördel läggas på de områden som behöver lagas eller förstärkas med en kontrollerad värmetillförsel.
Fyra viktiga processparametrar
Andreas fokus har varit att undersöka hur de olika parametrarna i tillverkningsprocessen samverkar och hur de påverkar materialets egenskaper under produktionen.
– De parametrar som har störst inverkan på materialet är lasereffektena, framföringshastigheten, pulvermatningshastigheten och pulverfokusförskjutningen. Och de påverkar markant materialets fasformation, fasomvandling, kornstruktur och sprickbildning.
Ökad flexibilitet och minskat materialsvinn
Andreas har arbetat med den dyra superlegeringen Alloy 718 i sin studie eftersom det är ett vanligt material i kommersiella flygjetmotorer.

– Genom att använda LMPD-teknologin i tillverkningen på ett optimalt sätt kan man minska materialsvinnet med upp till 90 procent för vissa komponenter.

– Men en stor vinst är också den ökade flexibilitet som tillverkning med LMPD ger. Man vinner både tid och pengar på att produktionen går snabbare och enkelt kan ställas om för tillverkning av nya komponenter. Tack vare digital styrning behöver man till exempel inte ta fram nya verktyg till produktionen.
Ny metod för temperaturmätning
En stor utmaning under forskningsprojektet var att kunna mäta temperaturförändringarna i materialet på ett tillförlitligt sätt under tillverkningsprocessen. För att klara det utvecklade Andreas en ny temperaturmätningsmetod parallellt med sitt ordinarie forskningsarbete.

– Vi använde tunna rostfria plåtar för att skydda de små termoelement som vi mätte temperaturen med. Plåtarna gav skydd för laserstrålens påverkan och förhindrade att värmen från laserstrålen påverkade mätningarna.

Nära samarbete med GKN Aerospace
Idén till forskningsprojektet kommer från ett långvarigt samarbete mellan GKN Aerospace i Trollhättan och Högskolan Väst. Eftersom det inte gjorts mycket forskning kring lasermetalldeponering med pulver ville de ta reda på mer.
– När doktorandtjänsten annonserades för fyra år sedan var forskning inom additiv tillverkning inte så vanlig, särskilt inte inom lasermetalldeponering med pulver. Jag lockades av att projektet handlade om en form av svetsning och att det var ett nytt område jag ville lära mig mer om.
Tar forskningsresultatet vidare
GKN Aerospace har följt Andreas forskningsprojekt med stort intresse och samarbetet fortsätter efter doktorsexamen. Andreas börjar arbeta på företagets R&D-avdelning i januari 2018.

– Det återstår mycket arbete med att tillämpa forskningsresultaten i produktionen. Additiv tillverkning är hett idag och det finns mycket att utveckla inom det området. Det vill jag gärna fortsätta arbeta med.

Text och foto: Christina Axelson

3D-printfarm tar sikte på serieproduktion
Inga verktygskostnader. Nästan obegränsade designmöjligheter. Korta ledtider och snabba leveranser. Lägg därtill lokal produktion i återvunna material. ReThink Factory...
Outokumpu går in i metallpulverbranschen för additiv tillverkning
Metallpulver som används för additiv tillverkning revolutionerar branschen och ökar produktionskapaciteten genom innovation och hållbarhet. Outokumpu, världsledaren...
Volymproduktion och print on demand med Desktop Metal
Med starka varumärken som HAAS, Chevalier, Kitamura, Shimada och Universal Robots har Edströms etablerat sig som experter på effektiva maskinlösningar. Nu tar man...
MID-dagarna 2022, höstens stora inspirationsmöte!
Boka in datumen 30 november och 1 december i kalendern redan nu! Årets MID-dagar i Jönköping arrangeras för nionde gången i år. På schemat: två inspirationsdagar med...
GKN Aerospace förvärvar Permanova för att växa inom additiv tillverkning
Permanova Lasersystem AB, en ledare inom avancerad laserteknologi och cellintegration, har köpts av GKN Aerospace, som är en ledande teknologipartner till den globala...
Nu förstärker Edströms 3D- teamet
Johan Nyström är Edströms nya säljare för Desktop Metal. Med erfarenhet från 3D-skrivarbranschen och additiv teknik är Johan redo för nya utmaningar tillsammans med...
EOS P 500 är ”effektiv, energieffektiv och perfekt anpassad till vår tillväxtstrategi”
"För oss är detta en strategisk investering", förklarar Prototals vd Jan Löfving. "Den modulära plattformsdesignen kommer att ge prototalkunder omedelbara operativa och...
Protolabs öppnar nytt europeiskt 3D-printcenter och ökar kapaciteten med upp till 60 procent
Protolabs har nu öppnat sitt toppmoderna 3D-printcenter i Putzbrunn utanför München, Tyskland. I den totalt 6 500 kvadratmeter stora anläggningen finns över 60...
Protolabs först i Europa med att lansera ångutjämning för bättre ytfinish på 3D-printade delar
Protolabs är den första och ledande digitala tillverkaren i Europa och nu även först med att lansera ångutjämning för 3D-printade delar. Efterprocessteknologin är ett...
Europas första 3D-printade båt
En sjöduglig båt, 3D-printad i ett stycke visades upp på InnoDex under Elmia Subcontractor i november. Båten har skrivits ut hos RISE och är resultatet av ett samarbete...
PLM Group breddar erbjudande med avancerad simulering
 PLM Group, Dassault Systèmes SOLIDWORKS största partner i Norden och Baltikum, förvärvar den norska 3DEXPERIENCE-återförsäljaren PLM Technology AS.  PLM...
Forskning som gör svensk industri mer hållbar
Additiv tillverkning ger industrin helt nya möjligheter att optimera sina produkter och tillverka på ett resurssnålt, effektivt och hållbart sätt. Högskolan Västs...
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...

Maskinbetjäning

Robotar

Tillbehör