Metal Additive Manufacturing Laboratory

Metal Additive Manufacturing Laboratory ved NTNU Trondheim tilbyr laboratorieinfrastruktur for forskning, utdanning og samarbeid innen metall additiv tilvirkning. Laboratoriet er en del av NTNUs forskningsmiljø innen manufacturing ved Institutt for maskinteknikk og produksjon (MTP), og støtter eksperimentell og anvendt forskning på tvers av flere produksjonsveier for metal AM og forskningsgrupper. 

Som et samlingspunkt for aktiviteter innen metal AM i Trondheim, integrerer laboratoriet prosessutvikling, etterbehandling, testing og karakterisering gjennom koordinert bruk av spesialiserte laboratorier og verksteder ved NTNU Trondheim. Viktige forskningsområder som støttes av laboratoriet inkluderer:  

Utvikling og styring av prosesser for metal additive manufacturing,med vekt på «powder bed»–baserte og «deposition»–baserte prosesser, termisk styring, prosess stabilitet og repeterbarhet under forskningsrelevante betingelser. 

Prosess–mikrostruktur–egenskap relasjoner, >med fokus på hvordan prosessbetingelser, termiske historikker og intrinsiske defekter påvirker mikrostrukturutvikling, «printing quality» samt resulterende mekaniske og funksjonelle egenskaper. 

Etterbehandling og overflateintegritet, med fokus på hvordan varmebehandling, maskinering og overflatebehandling påvirker mikrostruktur, restspenninger, overflatetilstand og komponentytelse. 

Strukturell integritet og holdbarhet for additivt fremstilte komponenter, inkludert utmattingsoppførsel, skademekanismer og ytelse under komplekse last- og miljøbetingelser. 

Designstrategier for metal additive manufacturing, med fokus på geometri, produserbarhet og ytelsesdrevet design som tar hensyn til AM-spesifikke begrensninger og muligheter.

Prosesser og laboratorieinfrastruktur for metal additive manufacturing

Aktivitetene innen metal additive manufacturing som presenteres her, fokuserer på «powder bed»–baserte og «deposition»–baserte prosesser. 

«Laser Powder Bed Fusion» (PBF-LB) er en kjerneprosess innen metal AM-aktivitetene ved NTNU Trondheim. Industriskala PBF-LB-systemer inkluderer en EOS M290-2 utstyrt med doble lasere og en «Concept Laser M2». EOS-systemet er i tillegg utstyrt med en byggeplate-oppvarmingsmodul med redusert byggevolum, som gir forvarmingstemperaturer over 550 °C. 

«Directed Energy Deposition» (DED) adresseres gjennom tett integrasjon med instituttets robotikkinfrastruktur. Robotbasert tråddeponering basert på «Directed Energy Deposition – Arc» (DED-Arc) benyttes i forskning på storskala metalldeponering, prosesskontroll og hybride produksjonsmetoder. 

I tillegg til disse prosessene behandles metal material extrusion-basert additiv tilvirkning i «Material Extrusion Additive Manufacturing (MEAM) Laboratory». 

Etterbehandling, testing og karakterisering

Forskning innen metal AM ved NTNU Trondheim støttes gjennom koordinert tilgang til infrastruktur for etterbehandling, produksjon, testing og inspeksjon på tvers av flere laboratorier og verksteder ved MTP. 

Etterbehandling og produksjonsstøtte omfatter overflatebehandling, separasjon av komponenter og maskinering. Sandblåsing, «shot peening», tråd-EDM («wire electrical discharge machining») og konvensjonell metallbearbeiding benyttes rutinemessig i AM-relatert arbeid, særlig for prøvetilberedning og etterbehandling etter bygging. 

Mekanisk ytelse og holdbarhet undersøkes gjennom avansert testinfrastruktur tilgjengelig i instituttets utmattingslaboratorium. Dette inkluderer enaksial og multiaaksial utmattingsprøving, miljøtesting over et bredt temperaturområde (−100 til 1400 °C), samt en rekke in-situ overvåkningsteknikker som digital bildekorrelasjon, høyhastighetsavbildning og akustisk emisjon for detaljert analyse av skade- og bruddmekanismer i additivt fremstilte materialer og komponenter. 

Metrologi- og inspeksjonskapasiteter tilbys gjennom dedikerte metrologifasiliteter. Måling av overflatetopografi, overflatebasert 3D-laserskanning og røntgenbasert computertomografi (X-ray CT) benyttes for dimensjonsverifikasjon, defektanalyse og korrelasjon mellom intern struktur og ytelse. Et in-situ X-ray CT-system med mekanisk lastekapasitet brukes til tidsoppløste studier av deformasjon og skadeutvikling. 

Pulverrelatert forskning støttes gjennom fasiliteter i pulverlaboratoriet for studier av pulverproduksjon, håndtering og karakterisering, samt deres innflytelse på prosessoppførsel i metal AM. 

Mazemap