5 november 2024
Ny forskning om 3D-printade material kan öka hållbarheten inom bilindustrin.
Doktoranden Gabriel Macêdo vid Luleå tekniska universitet har visat att 3D-printade verktygsmaterial klarar höga temperaturer lika bra som traditionella material. Detta kan innebära stora förändringar för bilindustrin.
I avhandlingen "High Temperature Tribology of Additively Manufactured Tool Materials for Hot Stamping Applications" har Gabriel Macêdo, doktorand inom maskinelement, undersökt hur verktygsmaterial tillverkade med additiv tillverkning, även känt som 3D-printing, presterar i höga temperaturer. Fokus har legat på varmformning av höghållfast stål – en vanlig process inom bilindustrin för att tillverka säkerhets- och strukturella komponenter.
– Vår forskning visar att 3D-printade verktygsmaterial, särskilt de tillverkade med selektiv lasersmältning, kan ersätta traditionella material utan att tappa i prestanda, även vid temperaturer upp till 700 grader, säger Gabriel Macêdo.
Slitagetest i höga temperaturer
Varmformning innebär att stål hettas upp och formas, vilket sliter hårt på de verktyg som används i processen. Den AlSi-beläggning som ofta används på stålet skyddar visserligen materialet, men skapar också stora utmaningar för verktygen på grund av friktion och slitage. I sin forskning har Macêdo testat olika 3D-printade material och jämfört deras slitagetålighet med konventionellt tillverkade verktyg.
Testerna utfördes i temperaturer upp till 700 grader och resultaten visade att verktygsstål tillverkat med 3D-tekniken selektiv lasersmältning (SLM) presterade nästan identiskt med traditionella stålverktyg.
– Detta är en viktig upptäckt eftersom vi nu kan använda 3D-printade verktyg utan att kompromissa med hållbarheten, förklarar Macêdo.
Gabriel Macêdo vid disputationstillfället.
Framtida potential
En viktig slutsats i avhandlingen är att SLM-tillverkade verktygsmaterial uppvisade samma slitagetålighet som konventionella material men med fördelen att 3D-printade verktyg kan ha mer komplexa former och integrerade funktioner som till exempal förbättrad kylning. Det öppnar för effektivare och mer flexibla lösningar inom industrin.
Gabriel Macêdos forskning visar också att vissa material, tillverkade med en annan 3D-teknik kallad laserpåsvetsning (LMD), presterade annorlunda vid höga temperaturer, men klarade sig bra vid specifika simulerade varmformningstester.
– SLM-tekniken ser mycket lovande ut men det finns fortfarande obesvarade frågor kring LMD-materialens användbarhet, säger Gabriel Macêdo.