LIGHTCAM - Högpresterande lättviktskomponenter genom additiv tillverkning

 

Syfte och mål
Elektronstrålesmältning (EBM) och selektiv lasersmältning (SLM) är de mest utvecklade pulverbäddsteknikerna för additiv tillverkning (AM) för produktion av vissa flygmotorkomponenter och medicinska inplantat i titanlegeringar, där tekniken har visat sig vara viktbesparande och ge explicit designfrihet. Målet med projektet är att vidga användningen till nya material och applikationer - nämligen svårtillverkade utskiljningshärdade nickelbaserade superlegeringar avsedda för högtemperaturapplikationer i gasturbiner och komponenter för rymdraketmotorer.

Bild_LIGHTCAM

Inloppsdel till munstycke på raketmotor.

Förväntade effekter och resultat
Projektet kommer att utveckla baspulvermaterial likväl som design- och tillverkningsregler för AM av högpresterande komponenter baserade på nickelbaserade superlegeringar. Detta kommer möjliggöra signifikant kortare utvecklingstider och en viktminskning för högpresterande komponenter genom kombinationen av förbättrad design och egenskaper. Demonstratorkomponenterna som tillverkas i projektet kommer att användas för att visa på det föreslagna konceptet och inspirera framtida produktutveckling av lättviktskomponenter tillverkade med AM.

Planerat upplägg och genomförande
Forskningsarbetet inkluderar fastställande av krav på basmaterialegenskaper (nickelbaserade superlegeringar i pulverform) och etablerande av processparametrar för försäkran om robust högkvalitativ tillverkning med SLM och EBM. Forskningsplanen täcker hela produktionskedjan från pulverutveckling, tillverkning och karaktärisering, processutveckling, topologioptimering och demonstratordesign, uppskalning och industriella pilotförsök till utförlig karaktärisering av egenskaper för komponenter tillverkade med additiv tillverkning.

Projektets bidrag till programmålen
Projektets bidrag till programmålen är att expandera tillämpningen av pulverbasad additiv tillverkning till nya material och applikationer genom innovativa lättviktslösningar och kortare utvecklingstider med fokus på värdefulla komponenter för högtemperaturapplikationer som turbinkomponenter (Siemens Industrial Turbomachinary) och komponenter för rymdmotorer (GKN Aerospace). Projektet avser att öka TRL från 3 till 4 genom att adressera huvudsakligen innovationstema 2. ”Kortare utvecklingstid för lätta strukturer” och 4. ”Lättare genom förbättrade egenskaper och innovativa lösningar”. Framgångsrik projektutförande kommer att möjliggöra en viktminskning på ca 20% för heta gasturbinkomponenter. För raketmotorkomponenter minskas utvecklingstiderna med upp till 30% och kostnaderna med upp till 40% på grund av de små serierna. Demonstratorer kommer att tillverkas och testas i labbmiljö och sedan leda till industriella utvecklingsprojekt med verifiering och funktionstester inför implementering. Detta blir möjligt genom branschöverskridande samverkan mellan pulvertillverkare och komponenttillverkare inom energi, flyg och rymd och bidrar till LIGHTers effektmål med tillväxt inom näringslivet.

Projektpartners
Projektledare Annika Strondl, Swerea KIMAB

Samtliga deltagande företag:
GKN Aerospace Sweden AB
Siemens Industrial Turbomachinery
Höganäs AB

Tid
Startdatum: 2015-12-01
Slutdatum: 2018-08-31