Projektbeskrivning Powder Bed Fusion by Electron Beam (PBF-EB) syftar normalt till att tillverka komponenter med hög densitet. Produktiviteten kan dock förbättras genom att endast skapa ett gastätt yttre skal runt en sintrad eller halvsmält porös kärna, följt av varmisostatisk pressning (HIP). Vid PBF-EB bildas inre porer under vakuum, vilket är gynnsamt för porförslutning under HIP förutsatt att höljet förblir gastätt. Tidigare studier av både PBF-EB och PBF-LB har visat att hölje-kärnkoncept är genomförbara, även om valideringen för mer komplexa geometrier fortfarande är begränsad.[1]­,[2] Om HIP redan krävs minskar denna metod energiförbrukningen, tillverkningstiden, kostnaden och avdunstningen av känsliga legeringselement. De viktigaste utmaningarna är att identifiera stabila processparametrar, verifiera skalets integritet samt kvantifiera porositet, förtätning och dimensionskrympning.   Denna examensuppsats kommer främst att fokusera på experimentellt arbete i PBF-EB-skrivaren. Studenten kommer att utvärdera en begränsad uppsättning processparametrar för att tillverka testdelar med ett tätt skal och en porös sintrad eller halvsmält kärna. Proverna kommer att karakteriseras före och efter HIP för att bestämma processstabilitet, skalets integritet, densitet, pormorfologi, mikrostruktur och dimensionsförändring. Arbetet kommer att generera en initial datamängd för krympningskompensation och inkludera en begränsad uppgift inom finita elementmetoden (FEM) för att förutsäga och kompensera krympning.   Syftet är att fastställa om en PBF-EB-strategi med skal-kärna kan förkorta tillverkningstiden samtidigt som man producerar förformar som är lämpliga för HIP-konsolidering, samt att etablera en inledande metod för att kompensera för förutsägbar krympning. Omfattningen är anpassad för en masteruppsats på 30 högskolepoäng: ett material, enkla provbitar, några iterativa testutskrifter, 1–2 HIP-cykler, grundläggande provkaraktärisering, FEM-modellering av krympning samt utskrift av en mer komplex form för att utvärdera den utvecklade modellen och processparametrarna. Fullständig utveckling av konstitutiva modeller, omfattande mekanisk kvalificering och validering i industriell skala ligger utanför uppsatsens omfattning. Omfattning och mål Studenten ska:

• Göra en översikt över PBF-EB-strategier med skal-kärna-konstruktion, HIP-förtätning, kompensation för krympning och relevanta FEM-metoder.
• Definiera en genomförbar provkonstruktion med ett lufttätt skal och en sintrad och/eller halvsmält kärna.
• Genomföra en screening av ett litet antal skrivarvariabler.
• Producera ett referensförhållande med hög densitet samt ett antal skal-kärn-förhållanden med varierande initiala densitetsnivåer.
• Karaktärisera skalets integritet, densitet, pormorfologi, dimensioner och mikrostruktur före HIP.
• Genomföra HIP och kvantifiera förtätningen samt den dimensionella krympningen.
• Skapa ett initialt samband mellan krympning och kompensation baserat på FEM-modellering.
• Uppskatta potentiella tids- och kostnadsfördelar jämfört med den täta referensen med hjälp av registrerade maskindata.

Förväntade resultat

• Ett dokumenterat PBF-EB-processfönster för tillverkning av lufttäta skal-kärnstrukturer med porösa inre delar.
• En datamängd innehållande processparametrar, densitetsmätningar, poregenskaper, bedömningar av skalets integritet samt 3D-skannade dimensionsmätningar före och efter HIP.
• Kvantifiering av HIP-inducerad förtätning, krympning och geometrisk avvikelse för utvalda skal-kärnförhållanden.
• Ett förenklat FEM-baserat arbetsflöde för krympningsprognos, kalibrerat med hjälp av experimentella resultat.
• Validering av metodiken på en mer komplex geometri som är representativ för praktiska tillämpningar.
• En valfri jämförelse mellan skal-kärnstrukturer tillverkade med PBF-EB och PBF-LB.
• En vägledande bedömning av produktivitet och kostnadsfördelar jämfört med konventionell tillverkning med tät PBF-EB.
• Rekommendationer för framtida arbete som omfattar mer komplexa geometrier, bredare processfönster och mer avancerade modelleringsmetoder.

Studenten kommer att förfina den experimentella matrisen och FEM-modellen tillsammans med handledare och kollegor vid Swerim. En framgångsrik avhandling förväntas prioritera robust PBF-EB-bearbetning, verifiering av skalets lufttäthet, tillförlitlig HIP-förtätning och noggranna krympningsmätningar. FEM-arbetet kommer att fokusera på praktisk krympningsprognos och modellkalibrering. Jämförelse med PBF-LB-material betraktas som ett ambitiöst mål och kommer endast att inkluderas om resurser och projektets tidsplan tillåter det. Kvalifikationer Masterstudent inom materialvetenskap, maskinteknik, tillverkningsteknik, flyg- och rymdteknik, tillämpad fysik eller ett närliggande område. God förståelse för fysikalisk metallurgi samt intresse för praktiskt experimentellt arbete, systematisk dataanalys och problemlösning är nödvändigt. Tillgång till FEM-programvara såsom Abaqus eller COMSOL via universitetet krävs, eftersom Swerim har ett begränsat antal programvarulicenser. Praktisk erfarenhet av metallpulverbäddsfusion (PBF-EB/LB), metallurgiska laboratorieförberedelser, mikroskopi, finita elementmetoden (FEM), metrologi eller Python/MATLAB är meriterande men inte ett krav. Projektperiod Projektet är avsett för en masteruppsats (30 hp). Planerad start är januari 2027, eller ett annat datum som överenskommits med den utvalda studenten. Ytterligare information Projektet är avsett att genomföras vid Swerim i Stockholm. Swerim belönar studenten med 50 000 SEK för en godkänd masteruppsats (30 hp). För ytterligare information, kontakta: Emil Strandh, emil.strandh@swerim.se Ansökan Ansök via ansökningsfunktionen nedan. Ansökan kan skrivas på engelska eller svenska. Sista ansökningsdag är den 20 november. Du kommer att få en bekräftelse på att Swerim har mottagit din ansökan. Observera att vi tillsätter tjänsten så snart vi hittar en lämplig sökande, vilket innebär att vi kan tillsätta tjänsten före sista ansökningsdag. [1] https://doi.org/10.3390/ma16165510 [2] Whitepaper | HIP for Free: Speed Printing Unleashed