Möjligheterna för flyg- och energiindustrin att använda additiv tillverkning har tidigare varit begränsade. Detta eftersom komponenter i hårda material inte levt upp till de höga kvalitetskraven. Ny forskning från Högskolan Väst visar att rätt efterbehandling kan öka komponenternas tillförlitlighet. Något som kan spara både tid och pengar.
Additiv tillverkning genom elektronstrålesmältning (EBM) gör det möjligt att tillverka komponenter i komplex design i den nickel-järn-baserade superlegeringen 718. Ett material som är väldigt starkt och kan motstå höga temperaturer, kemiska attacker och hårda sammanstötningar. Det kan till exempel användas i flygmotorer, där temperaturen kan överstiga 600 grader Celsius.
Men produktionsprocessen har en svaghet. Vid tillverkning bildas små porer i komponenterna som gör dem opålitliga – och därmed obrukbara. Det har tidigare satt käppar i hjulen för flyg- och energiindustrin när det gäller användningen av additiv tillverkning.
Komponenten blir mer kompakt
Nu visar forskaren Sneha Goel, doktorand i produktionsteknik vid Högskolan Väst, att dessa porer kan minimeras med hjälp av rätt efterbehandlingsmetoder.
– De små porer som uppstår under tillverkningen gör komponenterna otillförlitliga. Därför har jag undersökt hur efterbehandling, i form av värmebehandling, påverkar mikrostrukturen hos komponenterna under efterbehandlingens olika stadium, säger Sneha Goel i ett pressmeddelande.
Processen omfattar värmebehandling och het isostatisk pressning (HIP). Den så kallade HIP-metoden innebär att komponenterna läggs i en kammare som upphettas för att göra dem mjukare och mer formbara. Ett gastryck pressar sedan samman komponenten.
– Trycket i kammaren fungerar så att det pressar komponentens alla sidor samtidigt med samma tryck. Detta innebär att den behåller sin form men blir mer kompakt, förklarar Sneha Goel.
Efterbehandlingstiden halveras
I sin forskning har hon experimenterat med olika gastryck, tider och temperaturer.
– Min studie visar att det genom rätt efterbehandlingsprocess går att minska porerna på EBM-tillverkade komponenter och på så sätt göra dem mycket tillförlitliga. Jag har testat att behandla flertalet olika typer av komponenter varav alla fått ett jämnt och bra resultat, säger Sneha Goel.
Hon har också kommit fram till att efterbehandlingen kan kortas rejält, från dagens 20–25 timmar till runt tio timmar. Forskningsresultaten kan innebära både minskade kostnader och kortare ledtider för flyg- och energiindustrin.
