Tre Vinnovaprojekt för framtidens lättviktsteknologi

Modellering av additiv tillverkningsprocess ska underlätta tillverkning av lättviktsprodukter i titan

Att tillverka titankomponenter med pulverbäddsbaserad AM och laser som energikälla är problematiskt idag eftersom detaljer kan spricka och deformeras om stora restspänningar bildas i materialet. I projektet FAB Light utvecklar forskare en valideringsmodell som kan prediktera restspänningar i 3D-format beroende på vilka parametrar som används vid tillverkningen.

Modellen utvecklas av RISE, Högskolan Väst bidrar med expertis inom titanmetallurgi och tillsammans med GKN Aerospace ska man tillverka titanprover i en ny avancerad laser-pulverbädd-maskin på Produktionstekniskt centrum i Trollhättan. Titanproverna ska sedan undersökas vid synkrotronanläggningen i tyska PETRA III där man kan mäta restspänningarnas storlek och omfång i proverna. Med den datan som grund kan RISE modell valideras.

– Målet är att modellen ska användas för att simulera framtida tillverkning av komponenter i pulverbädds-AM med laser, till exempel stora komplexa gasturbinkomponenter. Med rätt processparametrar får man minimalt med restspänningar och undviker tidsödande och kostsamma försök, säger Robert Pederson, professor i materialteknik och ansvarig för FAB Light vid Högskolan Väst.

Projektet genomförs i samverkan med GKN Aerospace (projektledare), RISE, Härdservice i Halmstad, Brogren Industries, EDR & Medeso AB och Scatterin AB. Läs mer!

Den nya state-of-the-art laser pulverbäddmaskinen från Aconity är en viktig utrustning för Högskolan Västs framtida AM-forskning för titanlegeringar, Ni-baserade legeringar och rostfria stål. Maskinen ägs av Innovatum och hyrs av högskolan och GKN. På bilden ses forskningsingenjör Jonas Olsson och doktoranden Kameshwaran Swaminathan. Båda ska använda maskinen för att tillverka prover. På bilden ses också tre anställda på GKN som också kommer att arbeta med utrustningen. 

Elektronisk montering gör värmeväxlare för elfordon lätta och läckagesäkra

Värmeväxlare i tunga elfordon som lastbilar monteras traditionellt med ett stort antal fästelement eller skruvförband. I forskningsprojektet LEAFSTIR monteras värmeväxlarna istället med starka och läckagesäkra fogar med hjälp av friktionssvetsning. Det gör värmeväxlaren betydligt lättare, mer robust och läckagesäker. Dessutom kan monteringen göras både snabbare och mer kostnadseffektivt.

P      Foto: Volvo Technology

Smart design och svetsbaserad additiv tillverkning kan ge lättare komponenter med bättre egenskaper

Tillverkningsindustrin söker nya lösningar och metoder för att kunna tillverka optimerade komponenter som väger mindre och kräver mindre material. I projektet High Light ska forskare kombinera smarta designkoncept med svetsbaserad additiv tillverkning där tråd i höghållfast stål är tillsatsmaterial (WAAM).

Designkonceptet utgår från topologioptimering och styrning av materialegenskaper. Det innebär att mer material byggs på de delar av komponenten som får störst belastning i form av exempelvis nötning. Med det här konceptet kan man minska materialanvändningen vid tillverkningen, samtidigt som produktens egenskaper antingen bibehålls eller förbättras.

För att producera den typen av komponenter krävs tillverkningsmetoder med hög flexibilitet och som klarar komplexa geometrier. Här lämpar sig svetsbaserad additiv tillverkning mycket väl eftersom det är en kombination av traditionell svetsning och additiv tillverkning. Den additiva processen bygger på att en metalltråd succesivt matas fram av en svets som sedan smälter metalltråden på en basplåt. Detta görs längs en bestämd kontinuerlig bana som en robot följer. Resultatet blir ett objekt som byggts lager på lager av nedsmält tråd

Forskningen genomförs i nära samverkan med Swerim, ITW Welding och BAE Systems. Projektet pågår mellan 2022 och 2025. Målet är att resultaten ska kunna implementeras i produktion inom fem år från projektets start. Läs mer om projektet!