Förbättrade egenskaper hos additivt tillverkade metaller genom tillsats av grafen – fortsättning

Syfte och mål 

Detta projekt är en fortsättning på en genomförbarhetsstudie som gjordes 2020. Tidigare projekt visade på möjligheterna att använda grafen som ett andra material eller förstärkningsmaterial vid additiv tillverkning med pulverbädd. Projektet visade även potential för förbättring av mekaniska egenskaper. Målet med detta forsknings- och innovationsprojekt är att fortsätta att bygga kunskap från förstudien och baserat på de mest lovande resultaten tillverka metallmatrixkompositer av rostfritt stål SS316L förstärkt med grafen, vilket kommer ge materialet förbättrade mekaniska och tribologiska egenskaper. Komponenterna kommer tillverkas med den flexibilitet i utformning som additiv tillverkning tillåter, och kommer samtidigt dra nytta av de förbättrade egenskaperna som uppnås genom tillsats av grafen. Rostfritt stål 316L är en av de mest använda järnbaserade legeringarna för additiv tillverkning i industrin och den mest utvärderade i pulverbäddsbaserade metoder. Detta öppnar stora möjligheter för en snabb introduktion av materialen på marknadenI projektet föreslås tillverkning av en komponent från en slutanvändare med användning av en laserbaserad pulverbäddsmetod för additiv tillverkning. Dtribologiska egenskaperna kommer att utvärderas i en tribometer. Det tillverkade materialet kommer att karaktäriseras för att öka förståelsen för grafens stabilitet under additiv tillverkning och dess interaktion med struktur hos matrismaterialet (316L). 

Före den additiva tillverkningen kommer pulver av 316L beläggas med det funktionaliserade grafenet ”GraphCoat”, från Graphmatech. 

Konsortiet är välbalanserat med representanter från både forskning och industri, inklusive aktörer inom additiv tillverkning och grafen. Att kombinera additiv tillverkning med grafen öppnar potentiellt ett stort antal applikationer där hög prestanda krävs, såsom flygindustrin, ortopedisk tillverkning samt verktygs- och energisektorer. Tekniken förväntas senare tas till kommersialisering med slutanvändare på AMEXCI och Graphmatech. 

Abstract in English

Improved properties of additively manufactured metals by adding graphene – continuation

This project is a continuation of the feasibility study which was carried out during 2020. This pre-study has shown possibilities of using graphene as a second/reinforcement material for Powder Bed Fusion (PBF) metal Additive Manufacturing (AM), and furthermore shown potential for mechanical properties improvement. The aim of this continuation FoI project is to continue to build knowledge from the pre-study and further drive forward the most promising results to manufacture metal matrix composites of stainless steel grade SS316L reinforced with graphene, with improved mechanical and tribological properties. The components to be produced can be manufactured with the design flexibility that AM allows, and at the same time they will benefit from the improved properties achieved by adding graphene. Stainless steel grade 316L is one of the most used Fe-based alloys in industry, and the most evaluated in PBF methods. This opens great possibilities for a fast introduction of these materials to the market in components manufactured by these technologies. It is proposed in the project the manufacturing of an end-user component by PBF-L (Laser based) method, and the tribological properties will be evaluated in a tribometer. The built material will be characterized, aiming to increase the understanding of the graphene’s stability during production and its interaction with the matrix (316L) material’s structure.

Before printing, a functionalized graphene “GraphCoat”, invented by Graphmatech will be coated on 316L powder, with a unique coating technology developed at Graphmatech.

The Consortium presented is well balanced, with representatives from both R&D and the industry, including representatives from both the AM and the Graphene sectors. The potential of combining AM with graphene opens a great number of applications where high performance is demanded, such as the aerospace industry, orthopedic manufacturing as well as tooling and energy sectors. It is projected that this technology will be later brought up to commercialization, by means of end-users at AMEXCI and Graphmatech.

Utlysning:
Samverkan kring kommersiella grafentillämpningar, hösten 2020

Projektpartners: Luleå tekniska universitet, Amexci, Mittuniversitetet, Uppsala universitet, Graphmatech, GE Additive/Arcam EBM, Carpenter Powder Products

Projektledare: Marta-Lena Antti, Luleå tekniska universitet

Projektform: Forsknings- och innovationsprojekt

Bidrag: 1 170 000 kr

Projektets löptid: 1 april 2021 – 30 september 2022

Relaterade projekt:
Förbättrade egenskaper hos additivt tillverkade metaller genom tillsats av grafen

Relaterade styrkeområden: