Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

New principle for production of layered three-dimensional multi-material products

Alternativ tittel: Nytt prinsipp for lagvis produksjon av tredimensjonale multimateriale produkter.

Tildelt: kr 8,0 mill.

Prosjektet har som mål å utvikle en multimaterial produksjonsprosess for produksjon av geometrisk komplekse deler. Delene kan da bygges med de ønskede materialene på riktig sted i delen, slik som f.eks. et kneimplantat. Kneimplantatet kommer delvis i kontakt med bein og delvis med vev, hvor ett metall er venn med bein og et annet med vev. Det naturlige vil da være å fremstille implantatet med to ulike metaller slik at både bein og vev trives. Teknologien muliggjør derfor produksjon av deler med riktige egenskaper på riktig sted. Slike egenskaper kan være varmeledning, elektrisk konduktivitet, slitasjemotstand, korrosjonsmotstand osv. Ideen er å videreutvikle additiv (3D-print) teknologien slik at denne kan fremstille geometrisk nøyaktige flermetall produkter med vilkårlig form. Prosjektet tar utgangspunkt i en metode for fremstilling av flermetall pulverlag utviklet ved NTNU og SINTEF. Utfordringen er både å overføre pulverlaget til delen som bygges og å få til god sammenbinding med delen. Prosjektet vil undersøke om dette kan la seg gjøre ved hjelp av moderne laserteknologi. Laser-fysikkmiljøet ved NTNU, materialmiljøet ved SINTEF Industri og produksjonsmiljøet ved SINTEF Manufacturing skal i fellesskap søke etter en løsning på denne utfordringen. Et slikt produksjonssystem vil drastisk utvide designfriheten i produksjon av nye produkter. Det vil også gjøre det mulig å begrense bruken av sjeldne materialer ettersom de kan brukes bare der de trengs i delen.

Additive manufacturing (AM) is a standardized term that includes a group of production processes of joining material successively, often layer upon layer. Since the market launch of the first AM machine in 1987, the field of AM has grown rapidly in both process variations and applications, and has become a multi-billion-dollar industry. Many AM-processes produce engineering materials that are being applied for critical parts in highly demanding user cases. With AM came new ideas about functionally graded materials and building sensors directly integrated into parts. Functionally graded materials with respect to material composition allows designs with a transition in physical properties through a component. This has been a topic of research for many years. The primary objective of the project is to develop a process for consolidation of multi-material powder layers with full three-dimensional freedom. Electrophotographic powder layer production is used together with laser consolidation to build an object layer by layer. The electrophotographic principle can transfer several materials simultaneously, thus producing an object with fully three-dimensional freedom in material and form. There are two main challenges: 1. Integration of the electrophotographic production and the laser fusing requires a laser transparent machine element that contains these attributes; dielectric layer, electrically conductive layer and mechanically stable. 2. We aim to develop a mathematical model of laser light interaction with the powder layer and the machine element. Based on the modelling results, identify and decide for the required laser operation regime (cw, ns, fs), power, wavelengths, focus geometry, focus depth and pulse repetition rate to achieve the desired fusion. The project will apply special laser expertise and equipment that is connected to the research partners in the project. Finally, we will demonstrate the principle through producing multi-material samples.

Aktivitet:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek