Additivt tillverkat material

Sammanfattning: SammanfattningDet här projektet behandlar området Additiv Tillverkning (AM) för metalliska material och undersöker om det är lämpligt att använda vid produktion inom flygindustrin. AM är en relativt ny tillverkningsmetod där föremål byggs upp lager för lager direkt ifrån en datormodell. Teknikområdet tillåter i många fall större konstruktionsfriheter som möjliggör tillverkning av mer viktoptimerade och funktionella artiklar. Andra fördelar är materialbesparing och kortare ledtider vilket har ett stort ekonomiskt värde.En omfattande litteraturstudie har gjorts för att utvärdera alla tekniker som finns på marknaden och karakterisera vad som skiljer de olika processerna. Även maskiners prestanda och kvalité på tillverkat material utvärderas, och för varje teknik listas möjligheter och begränsningar. Teknikerna delas grovt upp i pulverbäddsprocesser och material deposition-processer. Pulverbäddsteknikerna tillåter större friheter i konstruktion, medan material deposition-processerna tillåter tillverkning av större artiklar. Den vanligaste energikällan är laser som ger ett starkare men mer sprött material än de alternativa energikällorna elektronstråle och ljusbåge.Två specifika tekniker har valts ut för att undersöka närmare i detta projekt. Electron Beam Melting (EBM) från Arcam och Wire fed plasma arc direct metal deposition från Norsk Titanium (NTiC). EBM är en pulverbäddsprocess som kan tillverka färdiga artiklar i begränsad storlek då låga krav ställs på toleranser och ytfinhet. NTiC använder en material deposition-process med en ljusbåge för att smälta ner trådmaterial till en nära färdig artikel. Den senare metoden är mycket snabb och kan tillverka stora artiklar, men måste maskinbearbetas till slutgiltig form. En materialundersökning har genomförts där Ti6Al4V-material från båda teknikerna har undersökts i mikroskop och testats för hårdhet. För EBM-material har även ytfinhet och svetsbarhet undersökts då begränsad byggvolym i många fall kräver fogning. Materialen har egenskaper bättre än gjutet material med avseende på styrka och duktilitet, men inte lika bra som valsat material. Provning visar att skillnaden på mekaniska egenskaper i olika riktningar är liten även fast materialet har en inhomogen makrostruktur med kolumnära korn i byggriktningen. EBM ger en finare mikrostruktur och ett starkare material och, tillsammans med de ökade konstruktionsfriheterna, så är det den tekniken som är bäst lämpad för flygplansartiklar då svetsbarheten är god och det finns möjlighet att bearbeta ytan till slutgiltigt krav.Nyckelord: Additiv Tillverkning, Flygteknik, Titan