Konsorcjum w składzie:
mgr inż. Andrzej Stwora - Kierownik Zespołu
dr inż. Grzegorz Skrabalak
dr inż. Kazimierz Czechowski
dr inż. Daniel Toboła


Istota wynalazku:

Istota rozwiązania według wynalazku dotyczy głównie modeli prototypowych oraz elementów funkcjonalnych wykonanych metodami przyrostowymi SLM i EBM, które "budowane" są warstwa po warstwie w temperaturze od 70%÷100% temperatury przetopienia używanej dla danego materiału. Wśród powszechnie stosowanych materiałów wymienić można proszki metali i ich stopów, np.: Inconel 718, Ti6Al4V, Maraging Steel, AlSi10, AlSi12, Stainless Steel 17-4.
Następnie wykonane elementy poddawane są procesowi nagniatania przy zastosowaniu zmiennych parametrów w zależności o rodzaju stosowanego materiału (tj. siła nagniatania w zakresie F=80÷150 N, posuw f=0,02÷0,04 mm/obr) w celu poprawy gładkości powierzchni oraz ujednolicenia struktury geometrycznej powierzchni.
Należy zaznaczyć, że elementy wykonane metodami przyrostowymi SLM i EBM charakteryzują się dużą chropowatością (określoną np. parametrem Ra= 20÷40 μm). Jednocześnie porowatość takich elementów jest relatywnie duża - pory stanowią 0,5÷5% objętości wykonanego elementu. Zastosowanie nagniatania tocznego bądź ślizgowego (w zależności od geometrii wykonanych elementów) pozwala na zmniejszenie chropowatości powierzchni do poziomu Ra≈0,2 μm oraz ograniczenie porowatości warstwy wierzchniej wykonanych elementów do poziomu nie przekraczającego 0,1% na głębokości do 0,2 mm w głąb materiału.
Prezentowane zgłoszenie patentowe otrzymało Srebrny Medal na Międzynarodowych Targach Innowacji Gospodarczych i Naukowych INTARG, Kraków, 25-26 czerwca 2015.


Potencjał komercjalizacyjny wynalazku:

Zaproponowana metoda poprawy jakości powierzchni elementów wykonanych metodami przyrostowymi SLM i EBM znajduje zastosowanie m.in. w procesie wytwarzania form wtryskowych i wkładek formujących wyposażonych w konformalne kanały chłodzące, które wykorzystywane są podczas procesu formowania wtryskowego.
Zaproponowaną metodę wykorzystano do poprawy jakości powierzchni elementu wykonanego technologią SLM. Przedmiot, wkładkę formującą w postaci walca ze spiralnym otworem chłodzącym na całej długości, który wykonany został z proszku brązu (oznaczenie handlowe EOS – Direct Metal 20), w pierwszej kolejności (zgodnie z zaproponowaną metodą) poddano piaskowaniu. Następnie przedmiot ten został poddany nagniataniu ślizgowemu końcówką nagniatającą wykonaną z kompozytu diamentowego z ceramiczną fazą wiążącą o średnicy 3,5 mm (zgłoszenie patentowe nr.: P.401006 z dnia 01.10.2012) przy zastosowaniu następujących parametrów:
- siła nagniatania w zakresie F=115 N,
- posuw f=0,03 mm/obr.
W wyniku tak przeprowadzonej obróbki wykończeniowej otrzymano element spiekany o chropowatości powierzchni Ra≈0,2 μm. Co stanowi znaczącą poprawę w stosunku do chropowatości powierzchni bezpośrednio po spiekaniu Ra≈10÷12 μm, czy też po piaskowaniu Ra ≈ 6÷7 μm. Ponadto na podstawie pomiarów porowatości warstwy wierzchniej wykonanych elementów, stwierdzono, iż nie przekraczała ona 0,1% na głębokości do 0,2 mm w głąb materiału. Porowatość warstwy wierzchniej, w efekcie nagniatania, uległa zatem znaczącemu zmniejszeniu – o 0,9% (względem ~1% zmierzonej po spiekaniu).