Additiv tillverkning i metall - Analys och jämförelse av metoderna

Typ
Examensarbete för kandidatexamen
Bachelor Thesis
Program
Publicerad
2015
Författare
Osika, Alexander
Lavesson, Andreas
Svegborn, Josefine
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
Additiv tillverkning, ofta kallat 3D-printing, har varit ett mycket omskrivet ämne de senaste åren. I de flesta fallen grupperas hobby- och industrimaskiner samt plast- och metallmaskiner ihop till en enda grupp. Detta skapar en del missförstånd eftersom maskinerna skiljer sig åt mycket. Denna rapport syftar till att utreda additiv tillverkning i metall, vilket endast görs med avancerade industrimaskiner. De fem mest etablerade metoderna Selective Laser Sintering, SLS, Selective Laser Melting, SLM, Electron Beam Melting, EBM, Beam Metal Deposition, BMD, och Binder Jetting, BJ beskrivs ingående och jämförs med avseende på begränsningar och tillämpningsmöjligheter. Information om dessa har inhämtats från litteraturstudier och intervjuer under studiebesök, både hos maskintillverkare och forskande högskolor. Alla metoderna utom BMD använder en pulverbädd, i vilken komponenterna byggs upp lager för lager genom att delar av varje pulverlager antingen smälts med laser eller elektronstråle, eller binds samman med bindemedel. BMD bygger också upp komponenter lager för lager men åstadkommer detta genom att smälta metallpulver eller metalltråd som sedan deponeras. Valet av metod beror på vilka krav och förutsättningar som finns. I jämförelsen framgår att EBM ofta är snabbare än de andra metoderna men ger sämre yt- och detaljfinhet. BMD kan addera detaljer på färdiga komponenter och har utvecklade parameterset för flest material men de pulverbaserade, som är mest utbredda är oftast de långsammaste av metoderna. BJ kan utföras i rumstemperatur och ge mycket fina detaljer, men komponenterna måste sintras och får mer porer än flertalet av de andra metoderna. SLS ger mest porer och har därför i stor utsträckning ersatts av den liknande, men fullsmältande, lasermetoden SLM. Detta är den mest justerbara metoden och den pulverbäddsmetod med framtagna parameterinställningar för flest material. Dock gör termiska spänningar från processen att mycket stödstrukturer behöver byggas och omöjliggör stapling av komponenter i byggkammaren. Att tillverka det finkorniga metallpulver som behövs är så dyrt att även om spillmaterial sparas vid additiv tillverkning krävs oftast fler fördelar för att metoden ska vara motiverad. För additiv tillverkning i stort gäller att särskilda krav i form av komplexa geometrier, inbyggd funktionalitet och små serier behöver ställas för att det ska vara ett lönsamt alternativ till konventionella tillverkningsmetoder. Detta speglas i de branscher där additiv tillverkning främst har tagit fäste: implantattillverkningsindustrin och flygindustrin. Eftersom additiv tillverkning skiljer sig från konventionella metoder på så många sätt bör den som vill ta vara på alla fördelar ha denna metod i åtanke redan under produktutvecklingsfasen.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
Materialvetenskap, Produktion, Bearbetnings-, yt- och fogningsteknik, Materials Science, Production, Manufacturing, Surface and Joining Technology
Citation
Arkitekt (konstruktör)
Geografisk plats
Byggnad (typ)
Byggår
Modelltyp
Skala
Teknik / material