Påverkan av skannbredd, överlapp, gasflöde och skannvinkel på processtabiliteten i Laser Powder Bed Fusion

It is known that altering different processing parameters will yield completely different results in additive manufacturing. Some of the most common ones to alter to increase material quality or to increase productivity are laser power, hatch distance, layer thickness and scan speed. These parameters directly affect the material quality and are well understood. This study investigates how the process for additive manufacturing is being affected by the more unexplored minor process parameters stripe width, stripe overlap, and gas flow, with a goal to increase to knowledge of the process stability in additive manufacturing. Density measurements and investigations in optical tomography were made to determine the minor process parameters effect on the material density and process stability. The density is measured using white light interferometry and the results from the density analysis showed that the minor process parameters does not affect the density of the produced material within the interval used in this study. The minor process parameters effect on the process stability were investigated using the measured gray value obtained from optical tomography. A higher gray value means that the process is kept at a higher temperature for a longer period of time. A decrease in stripe width increased the measured gray value, while an increase of the stripe overlap increased the measured gray value. To understand what the measured gray value means for the process, the spatter area was measured using ImageJ, and a strong correlation between measured spatter area and measured gray value was found, showing that a larger spatter area will be visible as higher measured gray value. The effect of the scan angle was investigated in optical tomography, comparing the mean gray value to the scan angle. Results showed that the mean gray value increases when the angle is close to perpendicular to the gas flow at higher stripe widths and higher stripe overlaps.Det är känt att olika processparametrar erhåller olika materialkvalitéter när de ändras. Några av de vanligaste att variera för att öka materialkvalitén eller öka produktiviteten är lasereffekten, hatch-avståndet, lagertjocklek and skannhastighet. Dessa parametrar påverkar materialkvalitén och är väl undersökta. Denna studie undersöker hur processen påverkas av de mer okända parametrarna skannbredd, överlapp och gasflödet, med målet att utöka kunskapen kring processtabiliteten i additiv tillverkning. Densitetsmätningar och undersökningar i optisk tomografi gjordes för att bestämma påverkan av de sekundära processparametrarnas påverkan på materialdensiteten och processtabiliteten. Densiteten mäts med en vit-ljus interferometer och resultatet från densitetsanalysen visade att de sekundära parametrarna inte påverkade densiteten av de producerade materialet inom intervallen som användes i denna studie. Påverkan av de sekundära parametrarna på processtabiliteten undersöktes med det uppmätta gråvärdet från optisk tomografi. Ett högra gråvärde innebär att temperaturen är högre under en längre period. En ökning av skannbredden sänkte det uppmätta gråvärdet och en ökning av överlappet ökade de uppmätta gråvärdet. För att förstå vad gråvärdet innebär för processen så mättes arean av stänk i ImageJ. En stark korrelation mellan uppmätt area av stänk och uppmätt gråvärde upptäcktes, vilket visades i att det uppmätta gråvärdet var högre när arean av stänk var större. Påverkan av skannvinkeln undersöktes också i optisk tomografi där jämföranden mellan gråvärdet och skannvinkeln gjordes. Resultatet visade att gråvärdet ökar när skannvinkeln är nära vinkelrät mot gasflödets vid höga värden på skannbredden och överlappet