Additive manufacturing:Performance in aerospace applications
- Reference number
- ID14-0060
- Start and end dates
- 150101-211031
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- Linköping University
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Additive manufacturing (AM) is a relatively new production method that allows the manufacturer to automatically create components directly from computer model. The method is especially useful for companies with low production rate and large variation of components. AM is also beneficial for components with extremely complex geometries and for materials that are expensive or difficult to process. Thus, this technique is very attractive for the aerospace industry. However, the mechanical properties of AM-components can differ substantially from the properties of the same component produced by conventional techniques. This is due to the inherent complexity of the AM-methods and the large quantity of process parameters. To gain industrial acceptance and be able to introduce AM for critical aeronautical applications, a deeper understanding of how the AM process influence fatigue and damage tolerance needs to be established. The aim of the project is to investigate cyclic and static damage tolerances for different AM processes, materials and microstructures. Furthermore, the fatigue and damage tolerance properties due to variations in process, article geometry, building direction and surface roughness will be investigated and quantified. By the end of the project the goal is to have established and documented procedures, relevant for the aeronautical industry, concerning simulation methods for crack propagation in AM-components and design guidelines for AM-components.
Popular science description
Additiv tillverkning (AT) är en ny tillverkningsmetod där man kan framställa riktiga komponenter från pulver genom att skriva ut komponenterna i en sk 3D-skrivare. Metoden har länge tillämpats på plaster men börjar nu bli allt mer vanlig även för metalliska material. Metoden lämpar sig för industrier med låg produktionstakt och som tillverkar många olika komponenter eller som anpassar sina komponenter efter kundens önskemål. Metoden passar även bra för dyra material då allt överflödigt pulver enkelt kan återanvändas. Man kan även hitta på helt nya komplicerade geometrier som är svåra att åstadkomma med vanliga produktionsmetoder så som gjutning eller svarvning. Detta gör att metoden är väldigt lämplig att använda för flygplansindustrin. Av säkerhetsskäl finns det dock väldigt strikta regler för hur man skall konstruera ett flygplan. Hållfasthet hos kritiska detaljer måste undersökas mycket noggrant. Detta kräver då att man känner till väldigt mycket om vad materialen har för inneboende egenskaper, hur sprickor bildas och växer samt hur fort en eventuell skada utvecklar sig. Additiv tillverkning (AT) gör dock att man får helt nya egenskaper hos materialen. Detta beror på att den inneboende strukturen i ett material påverkas väldigt mycket av produktionsprocessen. För att flygindustrin skall kunna lita på AT-metoden och dra nytta av alla dess fördelar behöver man veta mer om hur AT-processen påverkar egenskaperna i materialen man använder. Syftet med detta projekt är att studera sprickbildning och spricktillväxt i AT-material och undersöka hur dessa egenskaper påverkas av olika faktorer kopplade till AT-metoden. Målet är sedan att flygindustrin efter projektets slut skall ha tillgång till nya beräkningsmetoder och beräkningsdata för AT-material samt att man skall kunna ha designregler som beskriver vilka komponenter i ett flygplan som lämpar sig för AT. På så sätt kommer man att kunna tillverka lika säkra flyplan även i framtiden men med billigare och miljövänligare metoder.