This study uses Additive Manufacturing (AM) processes to fabricate 316L stainless steel beams with pockets of unfused powder for increased damping. Modal testing was completed to compare damping factors of beams with varying pocket geometries as well as number of pockets and pocket location. For the first three bending modes that were tested, an initial damping increase was observed when pocket height is greater than powder diameter. Following the initial increase there is a height threshold, which is mode dependent, that is required to achieve a statistically significant increase in damping.

Fatigue performance is one of the important mechanical properties which is hindering some of the additive manufacturing build structures. The main objective of this study is to investigate the fatigue life dependence of the 21-6-9 austenitic stainless-steel build using the laser powder bed fusion (LPBF) technique. The study is mainly focused on the fracture surface based on defects and the micro constituents, how they are related to the fatigue performance of the samples. 21 samples were build using optimized process parameters in which 9 of the samples were built-in vertical direction and the remaining 12 were built in the horizontal direction. Low cycle fatigue (LCF) testing was carried out with the samples with 2 conditions i.e., room temperature 24⁰C and 750 ⁰C. Before the specimens were subjected to testing the samples were stress relived at 600⁰C for 2 hours. Fractography was carried out on the fracture surface to pinpoint the initiation sites (concluded by analyzing the striations) and the cause of failure. Microstructural characterization was carried out in both the vertical and the horizontal direction of the build. The fatigue crack growth initiated from the surface where defects were present, when the cyclic loads were applied the stress concentration at these regions caused the crack initiation to take place. In some cases, the defect size was smaller at the initiation site, and that correlated to increased fatigue life. To optimize the fatigue life of LPBF built 21-6-9 is important to minimize the grain size. However, the absence of defects is crucial as well, as those typically are the weakest link. Therefore, minimizing those during the manufacturing is essential.

GKN Aerospace AB, Sweden (GAS) is one of the leading companies taking up the charge in manufacturing components using Additive Manufacturing(ed) (AM) techniques in the aerospace sector. They are a hub of engineering and they are a supplier of engine and engine components to the world’s leading aero-engine manufacturers, and airframes to civil and military aircraft manufacturers. A phenomenon that is of interest to designers at GAS is the effects of dwell times on high temperature fatigue, especially how this phenomenon affects the fatigue properties of Laser Powder Bed Fusion (LPBF) Inconel 718 (IN718). IN718 is a versatile alloy that can be used at relatively high temperatures and has excellent weldability and is one of the newer materials replacing expensive materials such as Titanium (and its alloys) in the aerospace industry. The aerospace industry has been pushing for an increase in parts manufactured using AM processes because of the advantage the AM process grants to the production process, however a new manufacturing process for an industry needs to be studied and researched from a failure perspective, i.e. the prominent mode of failure for components manufactured using AM and the underlying factors influencing the failure mechanism must be studied. This thesis explores a solution to predict the life of components based on experimental crack propagation tests wherein the test specimens were subjected to the phenomenon mentioned above. A literature survey was conducted researching ways to model this phenomenon and the factors affecting it. The methods found in the literature survey were far too complex to model for the purposes of this thesis, additionally the methods described in the literature were empirical methods describing the phenomenon, rather than a fundamental study of factors causing the phenomenon and ways to model their influence on the life of the component. Hence, a simple method based on the Palmgren-Miner linear damage summation rule which was coded in the form of a FORTRAN code was utilized to compute the life of the components. Software runs predicting life of physical experiments were conducted and inferences about the predictive method were drawn. The limitations of this method were understood and possible solutions were explored, based on which conclusions were drawn regarding the method’s efficacy in predicting the life of the specimens that underwent dwell loading during fatigue cycling. Finally, the method was applied to a case study to understand the effectiveness of the method. / GKN Aerospace AB, Sverige (GAS) är ett av de ledande företagen som tar upp kampen vid tillverkning av komponenter med hjälp av additiv tillverkning (AM) inom flyg- och rymdsektorn. De är ett nav för ingenjörskonst och de är en leverantör av motorer och motorkomponenter till världens ledande tillverkare av flygmotorer, och civila och militära flygplanstillverkare. Ett fenomen som är av intresse för designers på GAS är effekterna av uppehållstider på högtemperaturutmattning, särskilt hur detta fenomen påverkar utmattningen egenskaper hos Laser Powder Bed Fusion (LPBF) Inconel 718 (IN718). IN718 är en mångsidig legering som kan användas vid relativt höga temperaturer och har utmärkt svetsbarhet och är ett av de nyare materialen som ersätter dyra material såsom titan (och dess legeringar) inom flygindustrin. Flygindustrin har drivit på för en ökning av delar som tillverkas med additiva tillverkningsprocesser på grund av den fördel som tillverkningsprocessen ger en ny tillverkningsprocess för en industri behöver dock studeras och forskat ur ett misslyckandeperspektiv, dvs. det framträdande sättet att misslyckas för komponenter som tillverkats med hjälp av additiv tillverkning och de bakomliggande faktorer som mekanismen måste studeras. Denna avhandling utforskar en lösning för att förutsäga livslängden för komponenter baserat på experimentella sprickutbredningstester där provexemplaren utsattes för fenomenet som nämns ovan. En litteraturstudie genomfördes för att undersöka olika sätt att modellera detta fenomenet och de faktorer som påverkar det. Metoderna som framkom i litteraturstudien var alldeles för komplexa för att modellera för denna avhandling, dessutom är metoderna som beskrivits i litteraturen var empiriska metoder som beskriver fenomenet, snarare än en grundläggande studie av de faktorer som orsakar fenomenet och sätt att modellera deras inverkan på komponentens livslängd. Därav en enkel metod baserad på Palmgren-Miners linjära skadesummeringsregel som kodades i form av en FORTRAN-kod användes för att beräkna livslängden för komponenterna. Programvarukörningar som förutspådde livslängden för fysiska experiment genomfördes och slutsatser om den prediktiva metoden drogs. Begränsningarna med denna metod förstods och möjliga lösningar utforskades. Som låg till grund för de slutsatser som drogs om metodens effektivitet när det gäller att förutsäga livslängden för de prover som genomgick uppehållsbelastning underutmattningscykling. Slutligen tillämpades metoden på en fallstudie för att förstå effektiviteten avmetod.

Additive manufacturing (AM) has the possibility of producing complex-shaped components which can not be produced by conventional manufacturing methods. This gives the opportunity for designers to freely think outside the design spectra which is otherwise limited by conventional manufacturing methods. AM of metal has rapidly been developed for the last three decades, and they now are reaching industrial acceptance levels, metal feedstock for use in AM is also rapidly growing. AM of metals is especially of interest for the tooling industry. The design freedom which AM offers the tooling manufacturer can design complex cooling channels within moulds, which could reduce cycle time and enhance the quality of components produced with the moulds. Maraging steels have been proven to both be able to be processed with AM but also have comparable performance to traditionally carbon-based used tool steels. Laser Powder Bed Fusion (LPBF) is one of the most promising AM systems today, by using powder as a feedstock it can produce high-resolution parts without needing to process them after they have been produced. However, there is a need to better understand processing within the LPBF system. This master thesis is aimed to process a newly developed maraging steel from Uddeholm, and conduct process parameter experiment and study their correlation to be able to produce samples with as few defects possible. It is crucial to conform to a good methodology for how to find those correlations and see how they influence the printed material. LPBF process has a multi-complex variable system, and by narrowing down the complexity by focus on the most influencing parameters as has been proven by many researchers. Even with a reduced focus, it is still a multi-variable problem. In this study a methodology of finding process parameters relations, a Design Of Experiment software was used, namely, MODDE. By screening of process parameter ranges, within the software, a statistical evaluation of operational process window can be found with fewer conducted experiment. Development of process parameter can traditionally be time-consuming and result in an unnecessary large number of experiments to find the operational window. The experiment showed that laser power and point distance had the most influencing effect on relative density, followed by exposure time and hatch distance. The experiment was firstly conducted with a layer thickness of 50 µm, the achieved relative density resulted in over 99.8 percent. However, a large lack of fusion defects was observed inside the specimens. Even though a high relative density was measured, a pore analysis has to be conducted to fully understand the size and shape of defects since they can have a severe impact on mechanical properties. It was believed that the layer thickness was too high and that the defects could be reduced by printing a set with same process parameters but with a lower layer thickness of 40 µm instead. The reduction of layer thickness did result in a significant decrease of the defects observed. However, future work after this thesis must be continued to further optimize and to increase the solidity of printed material to reach closer to its conventional produced relatives / Additiv tillverkning har möjligheten att producera komplext konstruerade komponenter som inte kan produceras med konventionella tillverkningsmetoder. Detta ger konstruktörer möjligheten att fritt tänka utanför designspektra som annars begränsas av konventionella tillverkningsmetoder. Additiv tillverkning av metall har snabbt utvecklats under de senaste tre decennierna och har nu nått industriella acceptansnivåer. Metallråvara för användning i additiv tillverkning växer snabbt. Additiv tillverkning av metaller är särskilt intressant för verktygsindustrin, designfriheten som additiv tillverkning kan erbjuda verktygstillverkaren för att kunna utforma komplexa kylkanaler inuti formar. Det kan således reducera cykeltiden och förbättra kvaliteten på komponenter som produceras med formarna. Maråldringsststål har visat sig att både kunna processas i additiv tillverkning och har jämförbara egenskaper med traditionellt kolbaserade verktygsstål. Pulverbäddsystemet är ett av de mest lovande systemen idag, genom att använda pulver som råmaterial kan systemet producera komponenter med hög noggranhet utan att behöva bearbeta dem efter att processen är klar. Det finns emellertid ett behov av att bättre förstå själva processen inom pulverbädds teknologin. Den här masteruppsatsen syftar till att additivt tillverka ett nyutvecklat maråldringsstål från Uddeholm. Samt att genomföra processparameterexperiment och studera deras korrelation för att kunna producera prover med så få defekter som möjligt. Det är avgörande att hitta en metod för hur man hittar korrelationerna och se hur de påverkar det tillverkade materialet. Pulverbäddsystemet har ett multikomplext variabelsystem. För att minska komplexiteten kan fokus läggas på de mest inflytelserika processparametrarna, vilket har bevisats av många forskare. Även med ett reducerat fokus är det fortfarande ett flervariabelsproblem. I denna studie användes en metod för att hitta relationer mellan processparametrar och en Design Of Experiment-programvara, nämligen MODDE. Genom screening av processparametrar, inom programvaran, kan en statistisk utvärdering av operativt processfönster hittas med färre genomförda experiment. Utvecklingen av processparametrar kan traditionellt vara tidskrävande och resultera i ett onödigt stort antal experiment för att hitta det operativa fönstret av processparametrar. Experimentet visade att lasereffekt och punktavstånd påverkande den relativa densiteten mest, följt av exponeringstiden och spåravståndet. Experimentet genomfördes först med en lagertjocklek av 50 mikrometer, lagertjockleken resulterade i en relativ densitet på över 99,8 procent. Emellertid observerades stora fusionsdefekter inuti proverna. Även om en hög relativ densitet mättes, måste en poranalys genomföras för att fullt ut förstå storleken och formen på defekter eftersom de kan ha en avgörande inverkan på mekaniska egenskaperna. Det misstänktes att lagertjockleken var för hög och att defekterna kunde minskas genom att tillverka en ytterligare uppsättning av samma processparametrar men med en lägre lagertjocklek på 40 mikrometer istället. Minskningen av lagertjockleken resulterade i en signifikant minskning av de observerade defekterna. Framgent efter den här avhandlingen måste dock arbetet fortsätta att ytterligare optimera och öka soliditeten i det additivt tillverkade materialet. Det för att uppnå bättre prover och komma ännu närmre det konventionellt tillverkade materialets egenskaper.

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

In recent years, additive manufacturing (AM) has become one of the most revolutionary and promising technologies in manufacturing. The process of making a product layer by layer is also often referred to as 3D printing. Once employed purely for prototyping, AM is now increasingly used for small series production, for example in aerospace applications. The paper starts with a motivation for AM in hydraulic applications and the development of an AM internal gear pump. For a better understanding of the manufacturing process, a brief introduction to AM highlighting the advantages and challenges is given. The AM internal gear pump is part of an electrohydraulic power pack, which is used to power an electrohydraulic actuator (EHA). The power pack contains all necessary peripherals to realise the hydraulic system of the EHA. The AM process allows for new design possibilities, but the process differs strongly compared to subtractive manufacturing processes and therefore is outlined here. The paper concludes by presenting measurement results of the AM internal gear pump.

Additive manufacturing (AM) is a promising manufacturing process that provides that ability to fabricate components with complex geometries with relatively low lead times compared to other manufacturing processes. This allows for more freedom of design, as prototypes can easily be produced throughout the development process. AM is also especially beneficial in tooling applications, where internal geometries such as cooling channels are required in order to improve the quality of the manufactured parts. These geometries are more difficult to produce with more conventional manufacturing methods such as forging or casting. Currently, Laser Powder Bed Fusion (LPBF) shows the most promise in the field of Additive Manufacturing (AM) of metals, as it offers the freedom to produce complex components with little post processing required. Additionally, post processing with Hot Isostatic Pressing (HIP) can be implemented to significantly enhance the final properties of the material.  The LPBF-process can produce many different defects within the parts such as: part porosity and lack of fusion. This is mainly due to the layer-by-layer configuration of the process. Parts can also experience large thermal fluctuations and rapid cooling rates which can generate large residual stresses. This can result in significant cracking in certain high alloyed materials which can impact part quality and  material properties. If the cracking is severe enough, it will result in failure of the entire component and render the entire parts completely useless. Post processing with HIP may remove some of these defects and reduce the residual stresses in the material and thus produce a material with properties that are satisfactory. The purpose of this thesis is to investigate the processability of a high alloy cold work tool steel with LPBF. The main focus is the influence of the processing parameters and part geometry on the quality of the produced parts. Furthermore, the influence of the processing parameters on defects and microstructure will also be investigated. The aim is to produce parts that can be enhanced with HIP as a post processing treatment. Additionally, the impact of HIP on the properties of the part will also be investigated in order to determine if the there are any improvements in terms ofreduction in part defects and the removal of any undesired microstructural features which are produced from the process. The experimental results showed that the processability of the tool steel is difficult. Several sample volumes were produced with varying processing parameters and scanning strategies, and all the specimens from all sample volumes exhibited some cracking. Parts produced with a combination of contouring and hatching strategy, where there is an internal structure showed the most promise, as these parts exhibited the least amount of severe cracking. However, additional research of the processing parameters and scanning strategies is required in order to reduce the amount of cracking of the external shell structure and thus, achieve proper densification of the parts when post processing with HIP. / Additiv tillverkning (AM) är en lovande tillverkningsprocess som ger möjligheten att tillverka komponenter med komplexa geometrier med relativt låga ledtider jämfört med andra tillverkningsprocesser. Detta ger större frihet i under designprocessen eftersom prototyper enkelt kan produceras under hela utvecklingsprocessen. AM är också särskilt fördelaktigt i verktygstillämpningar, där interna geometrier såsom kylkanaler krävs för att förbättra kvaliteten på de tillverkade delarna. Dessa geometrier är svårare att tillverka med mer konventionella tillverkningsmetoder som smidning eller gjutning. För närvarande visar det sig att Laser Powder Bed Fusion (LPBF) är det mest lovande inom området additiv tillverkning av metaller, eftersom processen erbjuder friheten att producera komplexa komponenter samt att efterbearbetning som krävs blir mindre. Dessutom kan efterbearbetning med Hot Isostatic Pressing (HIP) implementeras för att avsevärt förbättra materialets slutliga egenskaper. LPBF-processen kan ge upphov till många olika defekter i delarna såsom: delporositet och lack of fusion. Detta beror främst på att processen sker lagervis vilket kan ge upphov att många småfel. Delar kan också uppleva stora termiska fluktuationer och snabba kylningshastigheter som kan generera stora restspänningar. Det kan resultera i stor sprickbildning i vissa höglegerade material vilket kan påverka delarnas kvalitet och materialegenskaper. Om sprickorna som bildas är stora eller djupa nog kommer detta att resultera i att hela komponenten blir oanvändbar. Efterbearbetning med HIP kan ta bort en del av dessa defekter och minska restspänningarna i materialet och därmed producera ett material med goda egenskaper. Syftet med detta arbete är att undersöka bearbetbarheten hos ett höglegerat kallbearbetningsstål med som produceras med LPBF. Huvudfokus är påverkan av processparametrar och detaljgeometrin på kvaliteten på de producerade delarna. Vidare kommer också processparametrarnas inverkan på defekter och mikrostruktur att undersökas. Syftet är att producera delar som kan förbättras med HIP som efterbehandlingsbehandling. Dessutom kommer effekterna av HIP på delens egenskaper också att undersökas för att avgöra om det finns några förbättringar i termer av minskning av deldefekter och avlägsnande av alla oönskade mikrostrukturella egenskaper som produceras från processen. De experimentella resultaten visade att verktygsstålets bearbetbarhet är svår. Flera provvolymer producerades med varierande processparametrar och skanningsstrategier, och alla prover från alla provvolymer uppvisade viss sprickbildning. Delar som tillverkats med en kombination av kontur och hatch, där det finns en inre struktur visade sig mest lovande, eftersom dessa delar uppvisade minst sprickbildning. Ytterligare arbete av processparametrarna och skanningsstrategier krävs dock för att minska mängden sprickbildning i den yttre skalstrukturen och därmed uppnå korrekt förtätning av delarna vid efterbearbetning med HIP.