Tilbake til søkeresultatene

STIPINST-Stipendiatstillinger i instituttsektoren

Stipendiatstilling 11 SINTEF (2021-2023)

Tildelt: kr 4,3 mill.

Målsetningen med doktorgradsarbeidet er å rede grunnen for å ta i bruk additiv tilvirkning (AM) for reparasjon av store metallkomponenter. Når en komponent anskaffes er pris et hovedaspekt, men i en reparasjonssituasjon vil dette bildet ofte endres drastisk, siden ledetid får større betydning, spesielt for reparasjon av komponenter som er kritiske i en prosess. Et eksempel på dette er ventiler og andre større komponenter i prosessanlegg for olje og gass, der inntektsbortfall ved driftsstans vil være så store at ledetid blir det eneste som har reell betydning. Tilgang til gode sveisere har vært et stort problem for industrien over mange år, og dette problemet har bare blitt enda tydeligere med pandemi og stengte grenser. Med dette bakteppet gir det mening å utvikle teknologier som muliggjør reparasjonsarbeid, enten i felt eller i verksted, med prekvalifiserte metoder som er mindre sensitive for riktig operatør, og som kan unngå menneskelige feil. SINTEF Manufacturing har lenge drevet forskningsarbeid med pulverbad-maskiner, og selv om denne teknologien gir veldig god oppløsning og fine overflater, er den veldig begrenset på byggekammervolumer, og det er generelt vanskelig å skulle bygge videre på en komponent. For å utvikle bedre bredde har SINTEF Manufacturing derfor kjøpt inn et «directed energy deposition», DED-byggehode fra Meltio, som ved integrasjon på robotarm ikke er begrenset av byggekammer, og som spenner mellomrommet mellom pulverbad og lysbuebaserte teknikker/robotisert sveising. Denne maskinen gir mulighet for god prosesskontroll, høy produktivitet og mange frihetsgrader. Både API og DNV har utgitt standarder som definerer kvalitets- og kvalifikasjonskrav til metalliske komponenter fremstilt med AM-teknikker gjennom API 20S og DNV-ST-B203, men begge disse standardene preges av en viss konservatisme der mange vil tolke kravene slik at hver enkelt komponent først må prøvebygges og slaktes for destruktiv testing før komponenten er ansett som kvalifisert. Dette har en tung innvirkning på både ledetid og kostnader, og gjennom dette doktorgradsarbeidet er det et ønske å undersøke, og offentliggjøre resultater fra testing av forskjellige materialkvaliteter der det forhåpentligvis kan demonstreres at det er mulig å kvalifisere ett sett byggeparametre, uavhengig av komponent, slik at en AM-maskin kan anses som kvalifisert innen et visst parametervindu uten å måtte teste hver enkelt komponent/byggegeometri/maskin. Oppstarten av doktorgradsarbeidet har bestått av en tung involvering i oppbygningen av selve cella, samt integrasjonsarbeid av robot og byggehode. Det neste skrittet vil bestå av å utvikle effektive metoder for parameterutvikling, og det er ønskelig å se på et forholdsvis bredt utvalg av materialkvaliteter for å se om det er mulig å definere en akseptable parametervindu på et relativt grunnleggende nivå slik at man kan gå over fra komponentkvalifikasjon til maskinkvalifikasjon innenfor et visst parameterområde. Enkelt beskrevet vil de første forsøkene bestå av svært enkle geometrier, primært enkeltlinjer, for å finne parametervindu som gir en tilstrekkelig kombinasjon av «byggbarhet», byggetempo, innbrenning og egenskaper i deponert metall. Neste trinn vil være å utvide forsøkene til å bygge ulike geometrier, for å se på hvordan lagvis oppbygning påvirker byggbarhet og mekaniske egenskaper. Videre arbeid vil sannsynligvis gå mer inn på hybride teknologier for å kombinere sliping eller maskinering med AM, siden dette vil være nødvendig i mange reparasjonssammenhenger for å kunne produsere en ny komponent med så få prosesstrinn som mulig, og dermed holde gjennomløpstiden lav. Fremdrift pr. 2021-12-31: De innledende arbeidene med doktorgraden har vært opplesing på litteratur samt en tur til Formnext-messa i Frankfurt, for å få en oversikt over hva som finnes av utstyr og teknologier innen additive metoder for metall. Oppsummert er det få som tilbyr liknende teknologier som det Meltio-systemet kan tilby, og dermed er det store muligheter for å publisere nyvinnende forskningsresultater, som kan bidra til økt forståelse for og bruk av multi-laser DED-AM-teknikker.

Aktivitet:

STIPINST-Stipendiatstillinger i instituttsektoren