Doktoranden Chamara Kumara på Högskolan Väst har tagit fram en simuleringsmodell för att studera förändringarna i mikrostrukturen vid 3d-printing. Foto: Pressbild

Hur förändras mikrostrukturen i en legering vid höga temperaturer och temperaturförändringar? Ny forskning från Högskolan Väst visar att svaret på den frågan – i alla fall delvis – kan besvaras genom simuleringar, istället för kostsamma experiment.

Doktoranden Chamara Kumara har ägnat de senaste fyra åren åt att ta fram en modelleringsteknik som simulerar förändringarna i legering 718. Ett material som används inom bland annat gasturbinindustrin och flygindustrin.

– Jag har en bakgrund inom modellering och skrev min magisteruppsats om detta. Därför var det intressant att fortsätta på det spåret, i synnerhet eftersom det hittills inte använts så mycket inom additiv tillverkning, säger Chamara Kumara.

Tekniken är inte ny, den har använts i mer än 30 år för att studera gjutna komponenter. Inom 3d-printing däremot är den alltså relativt ny och Kumaras forskning är ett pionjärarbete inom området.

Simuleringar med hög precision

Traditionellt används fysiska tester för att studera hur mikrostrukturen förändras vid additiv tillverkning. Detta görs genom att teststavar utsätts för olika temperaturförhållanden under olika tider för att efteråt studera förändringen. Men istället för ändlösa experiment kan alltså simulering med hjälp av moderna datorbaserade modeller användas.

– Experiment är väldigt tids- och kostnadskrävande. I den här studien har vi kunnat visa att man kan reducera antalet fysiska tester och istället använda modelleringstekniken. Resultaten visar att simuleringarna har hög tillförlitlighet, säger Chamara Kumara.

Vid experiment kan parametrarna tid och temperatur variera på tusentals olika sätt, både under själva tillverkningen och under efterbehandlingen. Därför finns det mycket tid och pengar att spara genom att med simuleringar ta reda på vilka vägar som det lönar sig att ta när det gäller fysiska tester, och vilka vägar man ska undvika. Det blir med andra ord bättre konstruerade och mer målinriktade experiment.

Studerar nu en annan legering

Chamara Kumara lade nyligen fram sin avhandling och är nu anställd som forskare på Högskolan Väst i Trollhättan.

– Jag jobbar med ett projekt där vi tittar på hur modelleringen kan appliceras på en annan legering, CM247LC som används i gasturbinindustrin, i samband med selective laser melting (SLM). En fortsättning på det jag studerade i min avhandling, säger Chamara Kumara.

Läs Chamara Kumaras avhandling: “Microstructure Modelling of Additive Manufacturing of Alloy 718” här.