Inom flygmotorindustrin finns ett stort intresse för nya alternativa tillverkningstekniker. En stark drivkraft är att kunna producera komponenter i superlegeringen 718 så effektivt som möjligt. Industridoktoranden Jonas Holmbergs forskning visar hur traditionella bearbetningstekniker kan effektiviseras och hur nya alternativa metoder kan öka produktiviteten ytterligare.
I början av december försvarade Jonas Holmberg sin avhandling om tillverkningsstrategier för bearbetning av flygmotorkomponenter. Hans forskningsresultat baseras på fördjupade studier och jämförelser av konventionella och alternativa bearbetningstekniker. Resultaten är också applicerbara för additiv tillverkning. Studierna har Jonas genomfört i nära samarbete med GKN Aerospace i Trollhättan.
– Konventionell fräsning är den etablerade bearbetningstekniken för tillverkning av flygmotorkomponenter i superlegering 718. Tillverkningen är dock ofta tidsödande eftersom det krävs små skärdjup, samtidigt som skärverktygen utsätts för kraftig påverkan vilket begränsar deras livslängd, säger Jonas Holmberg.
– Samtidigt finns det alternativa bearbetningstekniker som är intressanta för den här typen av tillverkning. De gör det möjligt att reducera bearbetningstiden kraftigt, men de är inte lika beprövade.
Tre nya metoder har jämförts
Flygmotorkomponenter tillverkas ofta i superlegering 718 – en högtemperaturlegering som ställer höga krav vid tillverkningen.
– Jag har undersökt både hur konventionell bearbetning som fräsning kan optimeras, och vad som krävs för att de alternativa bearbetningsteknikerna ska nå samma höga kvalitetskrav. Därifrån har jag jämfört teknikerna och identifierat den mest lämpliga tillverkningsstrategin för att nå optimal produktivitet vid tillverkning av flygmotorkomponenter, säger Jonas Holmberg.
Jonas har testat och jämfört tre alternativa bearbetningstekniker; Abrasiv vattenjet (AWJM), Laserbearbetning (LBM) och Elektrisk trådgnistbearbetning (EDM). Forskningsstudierna visade att två av dem är ytterst lämpliga.
– Mina studier visar att både Abrasiv vattenjet och Elektrisk trådgnistbearbetning kan vara mest intressanta för tillverkning av flygmotorkomponenter. Men ytorna behöver efterbehandlas för att möta dagens krav.
Abrasiv vattenjet mest intressant
– Resultaten visar att den traditionella grovfräsningen kan optimeras genom att säkerställa att lämplig avverkningsmån används med hjälp av en metod för bestämning av ytpåverkan. Men för att göra tillverkningen ännu mer effektiv krävs alternativa metoder. Jag tror mest på Abrasiv vattenjet eftersom avverkningen kan ske mycket snabbt och tekniken lämpar sig även för komponenter med komplexa geometrier.
– En av mina slutsatser är att den bästa kombinationen för att öka produktiviteten kan vara att använda Abrasiv vattenjet eller Elektrisk gnistbearbetning för avverkningen och sedan efterbehandla ytan med hjälp av traditionell finfräsning. Men det finns också flera andra intressanta lösningar för efterhandlingen.
Fortsätter med fördjupade studier
Jonas kommer att forska vidare om de nya bearbetningsteknikerna som anställd på forskningsinstitutet RISE. Där har han arbetat i tolv år inom olika forskningsprojekt och uppdrag för industrin, parallellt med doktorandstudierna.
– Doktorandresan har gett mig nya verktyg och fördjupad förståelse för forskningsarbetet. Det känns också extra värdefullt att min forskning nu har blivit granskad av externa parter. Att mitt arbete kan vara till nytta för flygmotorindustrin och andra tillverkande industrier känns förstås också riktigt bra.
Klicka här för att läsa Jonas Holmbergs avhandling ”High volumetric machining strategies for superalloy gas turbine components”
Källa: Högskolan Väst
