Additive  manufacturing  technologies  are  widely  used  in  aerospace,  space,  and  turbine industries. Parts can be manufactured directly by selectively adding materials layer-by-layer. A key aspect that is critical to the quality of the final component being manufactured is the powder characteristics. The prevailing powder characterisation techniques help in predicting the flowability of powders but do not relate to the spreading nature of the powder. To create high-quality thin layers of metal powder, it is essential to understand powder spreadability in powder bed-based additive manufacturing processes. The objective of this study was to create spreadability metrics using image analysis, mass analysis, and density analysis. A lab-scale experimental setup was constructed to replicate the powder bed-based additive manufacturing process. The impact of spreading speed and layer thickness on five different steel powders were studied using the suggested metrics. The metrics obtained powder rheometry and revolution powder analysis. The flowability parameters were compared to the spreadability analysis. Image analysis was shown to be efficient to predict the spreading nature of the powder when the processing parameters are varied. One metric, the convex hull ratio, was found to be high for  free-flowing  powders.  The  spread  area  of  free-flowing  powders  was  higher  than  the powders with poor flow properties. A mass-based analysis procedure shows that the ratio of mass deposited to the theoretical mass fluctuated in a systematic manner as a function of testing parameters  and  for  different  powders,  suggesting  that  the  mass  analysis  might  be  another potential   metric   to   assess   spreadability.   The   density-based   analysis   was   effective   in differentiating the layer density of different powders under various experimental conditions. It   is   expected   that   the   proposed   metrics   will   be   a   beginning   for  developing   further characterisation techniques. For example, the layer thickness could be studied by creating a homogenous  layer.  We  anticipate  these  metrics  to  be  used  to  develop  standardisation techniques for defining and quantifying powder spreadability, and thereby improve quality ofadditive manufacturing processes. / Additiv  tillverkning  är  teknologier  som  har  stor  uträckning  inom  flyg-,  rymd  och  turbin industrier. Delar kan bli tillverkade direkt genom att lagervis addera material på varandra. En nyckelaspekt som är kritisk till kvalitén av den slutgiltiga komponenten är egenskaperna hos pulvret. De allmänna teknikerna för pulverkarakterisering hjälper till att förutspå flytförmågan hos pulver men relaterar ej till dess spridningsförmåga. För att kunna skapa högkvalitativa skikt av  metallpulver  är  det  nödvändigt  att  förstå  pulvrets  spridningsförmåga  inom  pulverbädds baserade additiva tillverkningsprocesser. Målet  med denna studie var  att skapa ett mått för spridningsförmågan  genom  bild-  och  massanalys.  Ett  experimentellt  upplägg  i  labbskala konstruerades för att efterlikna en pulverbädds baserad additiv tillverkningsprocess. Effekten av bladets hastighet och lagrets tjocklek på fem olika pulver studerades genom användandet av de  föreslagna  mätetalen.  De  framtagna  mätetalen  jämfördes  sedan  med  existerande  pulver karakteriseringsmetoder  såsom  FT-4  Rheometer  och  pulver  analys  med  hjälp  av  roterande trumma. Slutligen så jämförs flytbarhets parametrarna med spridbarhets mätetalen. Det visar sig att bildanalysen är tillräckligt bra på att förutspå spridningsförmågan hos pulvret när  processparametrarna  låtes  vara  varierande.  Mer  specifikt  så  var  förhållandet  mellan pulvrets yta och det konvexa höljet stort för pulver som visar bra spridning. De framtagna procent  värden  från  massanalysdiagrammen  fluktuerar  vid  olika  processparametrar  hos  de olika  pulvren,  vilket  kan  betyda  att  massanalys  kan  vara  ett  potentiellt  sätt  för  att  mätta spridningsförmågan hos pulver. Det är förväntat att dessa föreslagna mätetal kommer vara början för utveckling av ytterligare karakteriseringstekniker. Till exempel, för att studera densiteten och tjockleken hos ett lager skulle man kunna skapa homogena lager. Vi förutser att dessa mätetal kommer att bli använda för att skapa standardiseringstekniker för att definiera och kvantifiera spridningsförmågan hos ett pulver och genom detta förbättra kvaliteten av den additiva tillverkningsprocessen.

Detta examensarbete omfattar produktutvecklingen av en komponent till en mätutrustning som ska mäta flytbarheten hos smält metall. Arbetet har utförts hos Bryne AB och har lett fram till koncept-, material- och tillverkningsförslag för komponenten. Arbetet har även utvärderat ett för gjuteribranschen nytt formmaterial som alternativ till dagens gjutsand. Tester har gjorts för att se om återvunnet (material x) går att använda som formmaterial till högtemperaturapplikationer. / This thesis covers the product development of a component for a measuring device that measures the fluidity of molted metal. The work has been performed at Bryne AB and has led to concept, material and manufacturing proposal for the component. This work has also evaluated new molding material to be used in foundries that can be an alternative to today's molding sand. Tests have been made to see if recycled (material x) can be used as mold material for high temperature applications. / <p>Uppladdad version av rapporten är en offentlig kopia av orginalrapporten. I den offentliga versionen har känslig information fått ett annat namn för att inte påverka uppdragsgivarens patentansökan.</p>

During the pressing of powder mixtures to make cemented carbide tools, the degree to which the powder spreads to fill the die and to which it compacts is uncertain. This leads to inconsistent dimensions and densities in the finished product. This performance changes with the composition of the powder, including the amount of pressing agent in the mixture, the particle size distribution and particle shape. One way to quantify the degree to which powder will spread to fill the mold evenly is using the property called 'flowability'. There are several techniques by which flowability can be measured, and each technique does not always give results that are consistent with other techniques. It is, therefore, important to know what technique(s) predict(s) the final behavior of the powder in this application before it is used in quality assurance or to design a process. Additionally, powder size distribution and shape metrics are measured using dynamic image analysis to investigate if there is any relationship between key values of these properties and compaction behavior. In this study, static Angle of repose, Tap Density, Hall flow time and Powder rheometry were benchmarked against each other and against the dimensions of presses and liquid phase sintered tool inserts to understand which technique had the strongest dependence on the compactability, which was defined as the ratio of the tallest dimension in the insert to the smallest. After the study, the results showed that a more extensive particle size distribution improves the compaction properties and that the powders with a higher resistance to a rotating blade tend to have better compaction properties. On the other hand, a clear pattern for the results of all measurement methods and the correlation between the compaction behavior of the carbide tools could not be discerned. In conclusion, the study showed that it is possible to determine a relationship between the results of measurement methods and the compaction behavior of powders. By using simple tests to predict the compactability properties, both money and time can be saved on the research of new, improved powder. Furthermore, the implementation of this study can lead to even better pressing and compactibility properties in the future for cemented carbide tools. / Vid pressning av pulverblandningar för tillverkning av hårdmetallverktyg är det osäkert i vilken grad pulvret sprider sig för att fylla matrisen och i vilken grad det komprimeras. Detta leder till inkonsekventa dimensioner och densitet i den färdiga produkten. Denna prestanda förändras med pulvrets sammansättning, inklusive mängden bindemedel som finns i blandningen, partikelstorleksfördelningen och partikelformen. Ett sätt att kvantifiera i vilken grad pulvret sprids för att fylla formen jämnt är att använda den egenskap som kallas "flytbarhet". Det finns flera tekniker för att mäta flytbarhet, och varje teknik ger inte alltid resultat som överensstämmer med andra tekniker. Det är därför viktigt att veta vilken eller vilka tekniker som förutsäger pulvrets slutliga beteende i denna tillämpning innan den används i kvalitetssäkring eller för att utforma en process. Vidare mäts pulvrets partikelstorleksfördelning och form med dynamisk bildanalys för att undersöka om det finns något samband mellan nyckelvärden för dessa egenskaper och komprimeringsbeteendet. I den här studien jämfördes statisk rasvinkel, tappdensitet, hallflödestid och pulverreometri samt med dimensionerna på pressar och sintrade verktygsinsatser i vätskefas för att förstå vilken teknik som hade det starkaste beroendet på kompatibiliteten, vilket definieras som förhållandet mellan den högsta dimensionen i insatsen och den minsta. Efter studien visade resultaten att en mer omfattande partikelstorleksfördelning förbättrar komprimeringsegenskaperna och att pulver med högre motståndskraft mot ett roterande blad tenderar att ha bättre komprimeringsegenskaper. Vidare kunde inte ett tydligt mönster för resultaten för alla mätmetoder och sambandet på komprimeringbeteendet för hårmetallverktygen urskiljas. Sammanfattningsvis visade studien på att det går att använda sig av mätmetoder för att kunna urskilja ett samband mellan resultaten på mätmetoderna och pulvers kompaktibillitetsegenskaper. Genom att använda sig av enkla mätningar för att kunna förutsäga kompaktibilitetsegenskaper samt komprimeringsbeteende kan både pengar respektive tid sparas. Vidare kan genomförandet av denna studie i framtiden leda till ännu bättre pressnings- samt kompaktibilitetsegenskaper för hårdmetallverktyg.