Microstructural evolution in additive manufacturing with high power lasers
| Promotie: | Dhr. O. (Ondrej) Nenadl |
| Wanneer: | 06 januari 2017 |
| Aanvang: | 14:30 |
| Promotor: | prof. dr. J.T.M. (Jeff) de Hosson |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Staal verbeteren met een laser
Vanaf het moment dat metalen werden ontdekt, heeft men geprobeerd het oppervlak te verbeteren. Logisch, want bij het gebruik wordt het oppervlak vaak het meest belast, met slijtage als gevolg. Modificeren van de oppervlaktelaag zonder al te veel de bulk van het materiaal te veranderen leek een prima oplossing. Maar dat is nog niet zo eenvoudig want aan het oppervlak en de bulk van constructieonderdelen worden meestal verschillende eisen gesteld. De bulk moet bijvoorbeeld licht van gewicht zijn maar oppervlakken van lichte materialen moeten slijtvast zijb.
In zijn promotieonderzoek naar verbetering van oppervlakten gebruikte Ondrej Nenadl een hoogvermogen lichtbron, een laser. In zijn algemeenheid zijn hoogvermogen lasers erg aantrekkelijk om oppervlakken te behandelen: zeer hoge vermogensdichtheden (Watts per vierkante meter) kunnen worden gehaald, een groot gebied van interactietijden, d.w.z. van femto-seconden tot continue in de tijd, en de laser methode is ‘contactloos’.
Nenadl richtte zich op het aanbrengen van een coating via een continue hoogvermogen laser en vooral op de vraag of hij de uiterlijke vorm van de aangebrachte coating theoretisch zou kunnen voorspellen gebaseerd op een fysisch model. Hij toont aan dat een hoge nauwkeurigheid in de voorspellingen mogelijk is en dat onze nieuwe modellen ook gebruikt kunnen worden in andere technologieën, die bekend staan onder de term ‘additive manufacturing processing’.
Nenadl onderbouwde en testte zijn modellen met laser experimenten, samen met gedetailleerde microscopische analyses. Ook richtte hij zich op industriële toepassingen: zijn specifieke applicaties richtten zich op het productieproces van staal, waarbij hij laser-smelten en laser-coaten inzette om de prestaties van de rollen te verbeteren, die tijdens de staalproductie plaatstaal moeten leveren.
De resultaten van deze aanpak hebben geleid tot een aantal significante doorbraken en concrete technisch-wetenschappelijke antwoorden op de ‘Know-Why?’ en ‘Know-How?’ vragen.
Ondrej Nenadl verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Materiaalkunde van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering van het Material Innovation Insitute.