Prosjektbeskrivelse Pulverbedsfusjon med elektronstråle (PBF-EB) har normalt som mål å produsere komponenter med høy tetthet. Produktiviteten kan imidlertid forbedres ved å kun lage et gasstett ytre skall rundt en sintret eller halvsmeltet porøs kjerne, etterfulgt av varmisostatisk pressing (HIP). I PBF-EB dannes indre porer under vakuum, noe som er gunstig for porelukking under HIP, forutsatt at skallet forblir gasstett. Tidligere studier innen både PBF-EB og PBF-LB har vist at skall-kjerne-konsepter er gjennomførbare, selv om validering for mer komplekse geometrier fortsatt er begrenset.[1]­,[2] Dersom HIP allerede er påkrevd, reduserer denne tilnærmingen energiforbruket, byggetiden, kostnadene og fordampningen av følsomme legeringselementer. De viktigste utfordringene er å identifisere stabile prosessparametere, verifisere skallets integritet og kvantifisere porøsitet, fortetting og dimensjonskrymping.   Denne masteroppgaven vil hovedsakelig fokusere på eksperimentelt arbeid i PBF-EB-printeren. Studenten skal evaluere et begrenset sett med prosessparametere for å produsere testdeler med et tett skall og en porøs sintret eller halvsmeltet kjerne. Prøvene vil bli karakterisert før og etter HIP for å bestemme prosessstabilitet, skallets integritet, tetthet, poremorfologi, mikrostruktur og dimensjonsendring. Arbeidet vil generere et innledende datasett for krympingskompensasjon og omfatte en begrenset oppgave med finitte elementer-modellering (FEM) for å forutsi og kompensere for krymping.   Målet er å fastslå om en PBF-EB-strategi med skall-kjerne-konfigurasjon kan forkorte byggetiden samtidig som det produseres forformer som er egnet for HIP-konsolidering, samt å etablere en innledende metode for å kompensere for forutsigbar krymping. Omfanget er tilpasset en masteroppgave på 30 studiepoeng: ett materiale, enkle prøvegeometrier, noen få iterative testutskrifter, 1–2 HIP-sykluser, grunnleggende karakterisering av prøver, FEM-modellering av krymping og utskrift av en mer kompleks form for å evaluere den utviklede modellen og prosessparametrene. Fullstendig utvikling av konstitutiv modell, omfattende mekanisk kvalifisering og validering i industriell skala faller utenfor oppgavens omfang. Omfang og mål Studenten skal:

• Gjennomgå PBF-EB-strategier med skall-kjerne, HIP-fortetting, kompensasjon for krymping og relevante FEM-tilnærminger.
• Definere et gjennomførbart prøvedesign med et lufttett skall og en sintret og/eller delvis smeltet kjerne.
• Gjennomgå et lite utvalg av printervariabler.
• Produsere en tett referansebetingelse og en rekke skall-kjerne-betingelser med varierende innledende tetthetsnivåer.
• Karakterisere skallets integritet, tetthet, poremorfologi, dimensjoner og mikrostruktur før HIP.
• Gjennomføre HIP og kvantifisere fortetting og dimensjonell krymping.
• Opprette en innledende sammenheng mellom krymping og kompensasjon basert på FEM-modellering.
• Estimere potensielle tids- og kostnadsfordeler i forhold til den tette referansen ved hjelp av registrerte maskindata.

Forventede resultater

• Et dokumentert PBF-EB-prosessvindu for produksjon av lufttette skall-kjerne-strukturer med porøst indre.
• Et datasett som inneholder prosessparametere, tetthetsmålinger, poreegenskaper, vurderinger av skallintegritet samt dimensjonsmålinger fra 3D-skanning før og etter HIP.
• Kvantifisering av HIP-indusert fortetting, krymping og geometrisk avvik for utvalgte skall-kjerne-forhold.
• En forenklet FEM-basert arbeidsflyt for prediksjon av krymping, kalibrert ved hjelp av eksperimentelle resultater.
• Validering av metodikken på en mer kompleks geometri som er representativ for praktiske anvendelser.
• En valgfri sammenligning mellom PBF-EB- og PBF-LB-skall-kjerne-strukturer.
• En veiledende vurdering av produktivitet og kostnadsfordeler sammenlignet med konvensjonell tett PBF-EB-produksjon.
• Anbefalinger for fremtidig arbeid som involverer mer komplekse geometrier, bredere prosessvinduer og mer avanserte modelleringsmetoder.

Studenten skal videreutvikle den eksperimentelle matrisen og FEM-modellen sammen med veiledere og kolleger ved Swerim. En vellykket masteroppgave forventes å prioritere robust PBF-EB-prosessering, verifisering av skallets lufttetthet, pålitelig HIP-fortetting og nøyaktige krympemålinger. FEM-arbeidet vil fokusere på praktisk krympeprognose og modellkalibrering. Sammenligning med PBF-LB-materiale anses som et ambisiøst mål og vil kun inkluderes dersom ressurser og prosjektets tidsramme tillater det. Kvalifikasjoner Masterstudent innen materialvitenskap, maskinteknikk, produksjonsteknikk, romfartsteknikk, anvendt fysikk eller et beslektet fagområde. God forståelse av fysisk metallurgi og interesse for praktisk eksperimentelt arbeid, systematisk dataanalyse og problemløsning er avgjørende. Tilgang til FEM-programvare som Abaqus eller COMSOL gjennom universitetet er påkrevd, da Swerim har et begrenset antall programvarelisenser. Praktisk erfaring med metallpulverbedfusjon (PBF-EB/LB), metallurgisk laboratoriearbeid, mikroskopi, finitte element-modellering (FEM), metrologi eller Python/MATLAB er en fordel, men ikke et krav. Prosjektperiode Prosjektet er ment som en masteroppgave (30 studiepoeng). Planlagt start er januar 2027, eller en annen dato som avtales med den valgte studenten. Ytterligere informasjon Dette prosjektet skal gjennomføres hos Swerim i Stockholm. Swerim belønner studenten med 50 000 SEK for en godkjent masteroppgave (30 studiepoeng). For ytterligere informasjon, vennligst kontakt: Emil Strandh, emil.strandh@swerim.se Søknad Søk ved å bruke søknadsfunksjonen nedenfor. Søknaden kan skrives på engelsk eller svensk. Siste søknadsfrist er 20. november. Du vil motta en bekreftelse på at Swerim har mottatt søknaden din. Vær oppmerksom på at vi besetter stillingen så snart vi finner en egnet søker, noe som betyr at vi kan besette stillingen før fristen. [1] https://doi.org/10.3390/ma16165510 [2] Whitepaper | HIP for Free: Speed Printing Unleashed