Hydroforming is the manufacturing process that Scania uses to produce exhaust pipes with complex shape and high durability. Selective Laser Melting is the process used by designers to print prototype pipes and perform emissions tests before mass production. Results from previous tests at Scania showed superior performance of 3D printed pipes compared to hydroformed components during emissions test as the 3D printed pipes were able to transfer heat faster than hydroformed pipes. To understand the reason behind this mismatch, the effect of selective laser melting parameters on energy density, relative density, grain size and thermal conductivity are investigated. These properties have direct impact on heat transfer. Ten samples were fabricated using the same laser power and layer thickness but different combinations of scanning speed and hatch distance. Samples were then subject to microstructural analysis using an optical microscope and average grain size measurement using image analysis software called Imagej. The density of each sample was measured using the Archimedes method. Moderate correlation is found between energy density and relative density. No ranking of the selective laser melting parameters with respect to forming the highest density was achieved because of the high uncertainties involved with the density measurement technique. Thermal conductivity was measured us- ing the one dimensional heat flow equation with an appropriate experimental set up. Thermal conductivity seems to be more influenced by relative density and direction of printing layers than the energy density and grain size. This conclusion is not statistically significant due to high uncertainty involved in the measurement of thermal conductivity. More advanced and accurate tech- nologies need to be used in the future to measure both density and thermal conductivity in order to find the most suitable selective laser melting parameters for Scania’s prototype pipes. The findings of this research can be used as a foundation for future research related to urea deposition on 3D printed pipes. / Hydroforming är den tillverkningsprocess Scania använder för att producera avgasrör som har en komplex form och hög hållbarhet. Selektiv lasersmältning är den process som används av konstruktörer för att skriva ut prototyprör och utföra utsläppstester före massproduktion. Resultat från tidigare utsläppstes- ter på Scania visade en överlägsen prestanda för 3D-tryckta rör jämfört med hydroformade komponenter, eftersom 3D-tryckta rör kunde överföra värme snabbare än hydroformade rör. För att förstå orsaken bakom denna skillnad undersöks effekten av selektiva lasersmältningsparametrar som energitäthet, relativ densitet, kornstorlek och värmeledningsförmåga. Dessa egenskaper har direkt inverkan på värmeöverföringen. 10 prover tillverkades med samma laserkraft och skikttjocklek, men med olika kombinationer av skanningshastighet och kläckavstånd. Proverna utsattes sedan för en mikrostrukturell analys med hjälp av ett optiskt mikroskop, samt genomsnittlig kornstorleksmätning med hjälp av bildanalysprogramvaran Imagej. Densiteten för varje prov mättes med Archimedesmetoden. Måttlig korrelation kunde identifieras mellan energitätheten och relativ densitet. Ingen rangordning av de selektiva lasersmältningsparametrarna med avseende på bildning av den högsta densiteten uppnåddes på grund av de höga osäkerhetsfaktorer som är involverade i densitetsmättekniken. Värmeledningsförmågan mättes med hjälp av den endimensionella värmeflödesekvationen, med en lämplig experimentell uppställning. Värmeledningsförmågan tycks påverkas mer av tryckskiktens relativa densitet och riktning än energidensiteten och kornstorleken. Denna slutsats är inte statistiskt signifikant på grund av hög osäkerhet i mätningen av värmeledningsförmåga. Mer avancerade och noggranna teknologier måste användas i framtiden för att mäta både densitet och värmeledningsförmåga, för att hitta de mest lämpliga selektiva lasersmältningsparametrarna för Scanias prototyprör.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-287314 |
| Date | January 2020 |
| Creators | El Mouhib, Sabrina |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2020:609 |
Page generated in 0.0023 seconds