Forskare och industri tar additiv tillverkning till nya nivåer

Ny forskning gör att additiv tillverkning kan användas för fler material och nya applikationer. Högskolan Väst spetsforskar tillsammans med bland andra Alfa Laval och GKN Aerospace.

Fördelarna och möjligheterna med additiv tillverkning (förkortat AM, från engelska Additive Manufacturing) är stora och många. Teknologin ses som en viktig del i nästa generation av industriell produktion. Inom vissa produktområden och branscher används redan olika varianter av tekniken. Samtidigt är behovet av att utveckla robusta och säkra produktionsprocesser stort.

Sedan 2017 driver Högskolan Väst ett spännande forskningsprojekt om hur additiv tillverkning med laser och tråd kan användas för produktion av högpresterande komponenter som flygmotordelar och separatorer.

– Våra forskare ligger redan långt framme inom additiv tillverkning med laser och tråd. Nu breddar vi forskningen; samma teknologi fast med nya typer av komponenter och nya material som duplexa rostfria stål. Detta har inte gjorts tidigare inom AM, säger projektledare Robert Pederson, Högskolan Väst.

Fyra partnerföretag bidrar med olika kunskaper och intressen i forskningsprojektet:

• Alfa Laval ser möjligheter att tillverka nyckelkomponenter till separatorer med bättre hållfasthet och kortare ledtider.
• GKN Aerospace vill vidareutveckla teknologin för att på sikt kunna tillverka lastbärande strukturer till flygmotorer på kortare tid och med mindre spill av den dyra metallen titan.
• Permanova utvecklar lasersystem med tillhörande optik till AM-processen.
• ITW Welding (tidigare Elga) tillverkar och levererar svetstråd i duplext rostfritt stål till projektet.

– För att additiv tillverkning med laser och tråd ska slå igenom måste hela tillverkningsprocessen vara automatiserad, robust och pålitlig. En viktig utmaning är att utveckla och bygga ett automatiskt system med återkopplad styrning, säger Robert Pederson.

Sommaren 2019 lyckades projektet implementera ett helautomatiskt system med återkoppling och sedan tillverka detaljer med processen. Detta var man bland de första i världen med att genomföra.

Ett annat mål är att demonstrera teknologins möjligheter genom att tillverka en demonstratordetalj till en separator. Den ska sedan testköras hos Alfa Laval i Tumba. En person som ser fram emot detta är Björn Axelsson, Senior Specialist Metalliska Material, Alfa Laval.

– Additiv tillverkning har potential att bli ett komplement till dagens smidda och gjutna komponenter. Att AM-tillverka komponenter med laser och tråd öppnar för en mängd nya tekniklösningar så som att kombinera olika materials egenskaper, designa lättviktskonstruktioner med mera, säger Björn Axelsson.

– Vi ser även att ledtiderna vid produktion kan reduceras och att tekniken kan användas för reparationer, säger Björn Axelsson.

En annan viktig del i projektet är att utveckla processtyrning och simuleringsmodeller som stöttar vidareutvecklingen av AM-processen.

­– Här har vi nytta av tidigare forskning inom båda områdena. Simuleringsmodellerna hjälper oss att undersöka varför defekter bildas i det byggda materialet och hur man undviker dem. Det handlar ju om högpresterande komponenter som utsätts för stora påfrestningar, säger Robert Pederson.

OM FORSKNINGSPROJEKTET SAMw

SAMw (Synergy for Additive Manufacturing Using Laser Beam Source and Wire) handlar om att lära mer om styrning, övervakning och simulering av AM-processen där laser och tråd används. Målet är att skapa en robust process för tillverkning av komponenter med hög prestanda, bl a inom flyg- och rymdindustrin. Fokus ligger på rostfria legeringar och titanlegeringar.

Projektet kopplar samman och vidareutvecklar den omfattande forskning som Högskolan Väst tidigare har gjort inom additiv tillverkning med laser och tråd. KK-stiftelsen finansierar projektet. 

Mer om SAMw 

Kontaktperson: Robert Pederson, Högskolan Väst