Projektets idé
Målet med detta projekt är att möjliggöra vikt och energibesparingar genom ökad användning av höghållfasta aluminiumlegeringar i lastbärande detaljer som tillverkas genom additiv tillverkning. På grund av likvärdig prisbild men bättre prestanda är idag titanlegeringar betydligt vanligare än aluminiumlegeringar vid additiv tillverkning. Det finns dock möjlighet till betydande vikt och energibesparingar genom ökad användning av höghållfasta aluminiumlegeringar i lastbärande detaljer tillverkade genom additiv tillverkning. Detta kräver dock ytterligare studier kring ytbehandling för korrosionsskydd och legeringsutveckling av höghållfasta aluminiumlegeringar anpassade för additiv tillverkning.
Projektets mål och resultat
Projektets mål är att:Utveckla nya höghållfasta aluminiumbaserade AM-legeringar för avancerade lättviktsapplikationer.
Utveckla en strategi för anodisering anpassad för AM-legeringar som möjliggör implementering av AM-aluminium i tuffa miljöer vilket kräver lämplig ytbehandling
Säkerställa att de mekaniska egenskaperna hos de höghållfasta AM-aluminiumlegeringarna inte äventyras genom anodiseringsförfarandet.
Genom att adressera dessa mål kan projektet bidra till:
En ökad användning av höghållfasta aluminiumlegeringar för additiv tillverkning av detaljer för bl.a. flyg-, fordons- och marina tillämpningar.
Minst 20% viktsminskning när titanlegeringar ersätts med aluminiumlegeringar i topologiskt optimerade AM-detaler. Detta materialbyte förväntas även ge betydande energibesparingar vid återvinning av AM-detaljer.
Minskade kostnader med minst 20% genom att eliminera behovet av skandium eller andra exotiska legeringselement i höghållfasta aluminiumlegeringar för AM. Dessa legeringar kommer även säkerställa en fortsatt hög återvinningsgrad för aluminiumlegeringar.
Med resultat från detta projekt ser medverkande parter stora möjligheter. Saab AB har en implementeringsplan för att introducera AM-aluminium för strukturella flyg- och rymddelar inom fem år efter projektets slut. Detta kommer både att minska vikten och därmed minska flygplanets bränsleförbrukning och öka flygplanets prestanda genom innovativa designlösningar genom exempelvis ökad kylning av system. Inom fordonsindustrin är en reducerad kostnad för AM-delar väldigt avgörande och bidrar till en rad olika möjligheter, förutom nytillverkning via AM, har Hydro identifierat möjligheten att tillverka reservdelar för fordonsindustrin på begäran från kund som en viktig tillämpning för AM-aluminium inom en femårsperiod.
Projektets bidrag till programmålen
Additiv tillverkning (AM) erbjuder många fördelar i olika högteknologiska sektorer och betydande viktminskningar kan uppnås om topologioptimeringsmetoder (TO) kombineras med legeringar som har en hög specifik styrka. Tidigare studier har visat att även om AM och TO används för att minska vikt, kan ytterligare betydande viktbesparingar förväntas om de för närvarande använda titanlegeringarna ersätts av höghållfast aluminium i lastbärande applikationer. Aluminiumlegeringar medför även en mycket stor energibesparing i samband med återvinning jämfört med titanlegeringar. För att ytterligare motivera detta materialbyte med avseende på kostnad och prestanda behövs dock ytterligare studier. I detta projekt kommer fokus att vara på ytbehandlingar och legeringsutveckling av höghållfasta aluminiumlegeringar för AM av kritiska detaljer för flyg-, fordon- och marina tillämpningar. Ytbehandling som t.ex. anodisering är nödvändiga för att förbättra korrosionsbeständigheten hos höghållfasta aluminiumlegeringar och genom ytterligare materialutveckling kommer behovet av exotiska legeringselement som skandium att elimineras och ett mer miljövänligt system för produktion och återvinning av aluminiumlegeringar för AM kan upprättas.
Projektets aktörskonstellation
Linköpings Universitet (IEI): Står för kompetens inom additiv tillverkning samt bistår med karakterisering av mikrostruktur och mekaniska egenskaper för bulk och ytbelagt material. Koordinator för projektet samt handleder två industridoktorander som utför arbete i projektet.
Linköpings Universitet (IFM): Står kompetens inom ytbehandling och nanomaterial. Bistår projektet med anodiseringsförsök samt karaktärisering av ytbehandlingar. Handleder en av industridoktoranderna som utför arbete i projektet.
Saab AB: Slutanvändare för lättviktstillämpningar inom flyg. Bistår med expertis inom additiv tillverkning får flygtillämpningar samt expertis inom ytbehandling av aluminiumlegeringar. Två industridoktorander från Saab kommer att arbeta aktivt i projektet:
Hydro Extrusion Solutions: Står för kompetens inom utveckling av aluminiumlegeringar inklusive AM tillämpningar. Materialleverantör till fordonsindustri. Utför arbete kring legeringsutveckling. En industridoktorand från Hydro kommer att arbeta aktivt i projektet.
Amexci AB: SME företag som står för expertis inom additiv tillverkning och som kommer att tillhandahålla additivt tillverkat material till projektet.
