Additiv tillverkning:Skadetålighet hos flygkritiska artiklar
- Diarienummer
- ID14-0060
- Start- och slutdatum
- 150101-211031
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Linköping University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Additiv tillverkning (AT) är en relativt ny produktionsmetod som möjliggör för en tillverkare att automatiskt skapa komponenter direkt från en datormodell. Metoden är särskilt användbart för företag med låg produktionstakt och stor variation av komponenter. AT är också bra för komponenter med extremt komplexa geometrier och för material som är dyra eller svåra att bearbeta. Denna teknik är därför mycket attraktivt för flygindustrin. De mekaniska egenskaperna hos AT-komponenterna skiljer sig dock väsentligt från egenskaperna hos samma komponent som framställts med konventionella formningstekniker. Detta beror på den inneboende komplexiteten hos AT-metoderna och den stora mängden av processparametrar som finns. För att få industriell acceptens och möjliggöra införande av AT för kritiska flygtekniska tillämpningar, en djupare förståelse för hur AT processen påverkar utmattning och skadetålighet är nödvändig. Syftet med det aktuella projektet är att undersöka cyklisk och statisk skadetålighet för olika AT processer, material och mikrostrukturer. Dessutom kommer inverkan av processparametrar, geometri, byggriktning och ytjämnhet på utmattning- och skadetålighets-egenskaperna att undersökas och kvantifieras. Målet är att man i slutet av projektet har etablerade och dokumenterade metoder relevanta för flygindustrin som beskriver simuleringsmetoder för spricktillväxt i AT-komponenter samt designriktlinjer för AT-komponenter.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.