L2-4445 Razvoj naprednih Ti6Al4V komponent rezervoarja za letalsko industrijo s hibridno SLM/DED dodajno tehnologijo

Vodja: dr. Aleksandra Kocijan

Partnerji:

• Inštitut za kovinske materiala in tehnologije (IMT): Aleksandra Kocijan, Marjetka Conradi, Matjaž Godec, Bojan Podgornik, Irena Paulin, Črtomir Donik, Simon Malej
• Institut “Jožef Stefan” (IJS): Miran Mozetič, Ita Junkar, Metka Benčina
• Balmar d.o.o. (BALMAR)

Cilji projekta:

Cilj 1: Optimizacija parametrov procesa SLM in DED AM. V letalskem sektorju je velika potreba po AM tehnologiji, ki omogoča hitro izdelavo večjih kosov kompleksnih oblik za nižjo ceno. Poseben poudarek tega projekta je v razvoju hibridne AM tehnologije z naslednjimi pristopi:

• Z optimizacijo procesnih parametrov obeh AM tehnologij: lasersko moč, razmik, strategijo in hitrost skeniranja, hitrost dodajanja prahov ter debelino sloja bomo prilagodili, da bi dosegli optimalno mikrostrukturo in zmanjšali zaostale napetosti.
• Z optimizacijo mejne plasti: to je v našem primeru vmesna plast med bolj finim SLM in bolj grobim DED delom. Za doseganje dobrih stičnih lastnosti moramo izbrati ustrezno velikost in obliko prahov. V primeru vzdolžnega grajenja je potrebno optimizirati naklonski kot tiskanja.

Cilj 2: Optimizirati toplotno obdelavo in dodatno površinsko obdelavo.

• Toplotno obdelavo Ti6Al4V zlitine je potrebno prilagoditi za eliminacijo neželene martenzitne strukture v obeh AM delih za dosego ustreznih mehanskih in korozijskih lastnosti.
• S plazemsko obdelavo učinkovito spremenimo lastnosti površine za izboljšanje korozijske odpornosti.

Cilj 3: Dokaz koncepta. Hibridna AM Ti6Al4V komponenta bo izdelana in preizkušena, s čimer bomo dokazali možnost njene uporabe za nadaljnji razvoj in doseganje višjega TRL. Združuje želene mehanske in korozijske lastnosti, primerne za letalsko uporabo.

Koncept raziskave:

Raziskovalni projekt je sofinanciran s strani ARRS od 1. 10. 2022 z 2187 letnimi urami cenovnega razreda C za obdobje 3 let.

Objave

1. KOCIJAN, Aleksandra. Corrosion behaviour of additively manufactured metallic materials = Korozijsko obnašanje kovinskih materialov izdelanih z dodajno tehnologijo. Materiali in tehnologije. 2024, let. 58, št. 2, str. 257-262, ilustr. ISSN 1580-2949. https://mater-tehnol.si/index.php/MatTech/article/view/1130/324, https://dirros.openscience.si/IzpisGradiva.php?id=18645, DOI: 10.17222/mit.2024.1130. [COBISS.SI-ID 191895555
2. KOUKOLÍKOVÁ, Martina, PODANÝ, Pavel, RZEPA, Sylwia, BRÁZDA, Michal, KOCIJAN, Aleksandra. Additive manufacturing multi-material components of SAF 2507 duplex steel and 15-5 PH martensitic stainless steel. Journal of manufacturing processes. [Online ed.]. Jul. 2023, vol. 102, str. 330-339, ilustr. ISSN 2212-4616. DOI: 10.1016/j.jmapro.2023.07.057. [COBISS.SI-ID 161196291] 
3. KOUKOLÍKOVÁ, Martina, PODANÝ, Pavel, RZEPA, Sylwia, BRÁZDA, Michal, KOCIJAN, Aleksandra. The effect of heat treatment on the interface of 155 PH martensitic stainless steel and SAF 2507 duplex steel in functionally graded AM components. Journal of materials science. [Online ed.]. Jul. 2023, vol. 58, iss. 27, str. 11351–11373, ilustr. ISSN 1573-4803. DOI: 10.1007/s10853-023-08718-7. [COBISS.SI-ID 161197315]
4. PODANÝ, Pavel, STUDECKÝ, Tomáš, KOCIJAN, Aleksandra. Material properties of high-strength high chromium TWIP steel with increased corrosion resistance. Manufacturing Technology. 2023, vol. 23, iss. 2, str. 1-8, ilustr. ISSN 1213-2489. DiRROS - Digitalni repozitorij raziskovalnih organizacij Slovenije, DOI: 10.21062/mft.2023.025. [COBISS.SI-ID 150454275]
5. CONRADI, Marjetka, KOCIJAN, Aleksandra, PODGORNIK, Bojan. Influence of oil viscosity on the tribological behavior of a laser-textured Ti6Al4V alloy. Materials. 2023, vol. 16, iss. 19, str. 1-10, ilustr. ISSN 1996-1944. DiRROS - Digitalni repozitorij raziskovalnih organizacij Slovenije, DOI: 10.3390/ma16196615. [COBISS.SI-ID 168088323]
6. PODANÝ, Pavel, STUDECKÝ, Tomáš, GREGOR, Tomas, PROCHAZKA, Radek, KOCIJAN, Aleksandra. Ultra-high strenght TWIP steel with high chromium content. MM Science Journal. Jun. 2023, str. 6602-6605, ilustr. ISSN 1805-0476. DiRROS - Digitalni repozitorij raziskovalnih organizacij Slovenije, DOI: 10.17973/MMSJ.2023_06_2023041. [COBISS.SI-ID 161196803]

Vabljena predavanja

7. KOCIJAN, Aleksandra. Hybrid additive manufacturing approach for rapid manufacturing of larger parts with geometrically complex structures – recent trends in the aerospace engineering industry. V: GODEC, Matjaž (ur.), et al. 28. Mednarodna konferenca o materialih in tehnologijah : 11.–13. oktober 2023, Portorož, Slovenija : program in knjiga povzetkov = 28th International Conference on Materials and Technology : 11–13 October 2023, Portorož, Slovenia : program and book of abstracts. Ljubljana: Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, 2023. Str. 154. ISBN 978-961-94088-5-8. https://mater-tehnol.si/index.php/MatTech/article/view/1022/277. [COBISS.SI-ID 169346563]
8. MALEJ, Simon. Optimization of heat treatment and surface post-processing in the development of hybrid additive manufactured Ti6Al4V structures. V: GODEC, Matjaž (ur.), et al. 28. Mednarodna konferenca o materialih in tehnologijah : 11.–13. oktober 2023, Portorož, Slovenija : program in knjiga povzetkov = 28th International Conference on Materials and Technology : 11–13 October 2023, Portorož, Slovenia : program and book of abstracts. Ljubljana: Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, 2023. Str. 157. ISBN 978-961-94088-5-8. https://mater-tehnol.si/index.php/MatTech/article/view/1022/277. [COBISS.SI-ID 169743107] 
9. PAULIN, Irena. Optimization of SLM and DED process parameters for the development of hybrid additive manufactured Ti6Al4V structures. V: GODEC, Matjaž (ur.), et al. 28. Mednarodna konferenca o materialih in tehnologijah : 11.–13. oktober 2023, Portorož, Slovenija : program in knjiga povzetkov = 28th International Conference on Materials and Technology : 11–13 October 2023, Portorož, Slovenia : program and book of abstracts. Ljubljana: Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, 2023. Str. 156. ISBN 978-961-94088-5-8. https://mater-tehnol.si/index.php/MatTech/article/view/1022/277. [COBISS.SI-ID 169350147]
10. CONRADI, Marjetka. The comparison of conventional and additive manufacturing technologies for manufacturing of Ti6Al4V structures in the aerospace industry. V: GODEC, Matjaž (ur.), et al. 28. Mednarodna konferenca o materialih in tehnologijah : 11.–13. oktober 2023, Portorož, Slovenija : program in knjiga povzetkov = 28th International Conference on Materials and Technology : 11–13 October 2023, Portorož, Slovenia : program and book of abstracts. Ljubljana: Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, 2023. Str. 155. ISBN 978-961-94088-5-8. https://mater-tehnol.si/index.php/MatTech/article/view/1022/277. [COBISS.SI-ID 169348611]

Elaborat, predštudija, študija

11. MALEJ, Simon, KOCIJAN, Aleksandra. ARIS L2-4445 : določitev parametrov in optimizacija selektivnega laserskega taljenja Ti6Al4V z grobim prahom. Ljubljana: Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, 2024. 12 str., ilustr. DiRROS - Digitalni repozitorij raziskovalnih organizacij Slovenije. [COBISS.SI-ID 190679555] 
12. MALEJ, Simon, KOCIJAN, Aleksandra. ARIS L2-4445 : mehanske lastnosti vzorcev zgrajenih s selektivnim laserskim taljenjem Ti6Al4V z grobim prahom. Ljubljana: Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, 2024. 7 str., ilustr. DiRROS - Digitalni repozitorij raziskovalnih organizacij Slovenije. [COBISS.SI-ID 190697731]
13. MALEJ, Simon, KOCIJAN, Aleksandra. ARIS L2-4445 : optimizacija parametrov selektivnega laserskega taljenja Ti6Al4V z grobim prahom. Ljubljana: Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, 2024. 7 str., ilustr. DiRROS - Digitalni repozitorij raziskovalnih organizacij Slovenije. [COBISS.SI-ID 190684931]