Ph.d.-forsvar ved Deborah Kaschube

Ph.d.-forsvar ved Deborah Kaschube
SDU Mechanical Engineering, Institut for Mekanik og Elektronik

Titel: “Fatigue Analysis of Ti-6Al-4V Components Manufactured by Cold Metal Fusion”

Dato: Torsdag den 12. november 2026

Sted: Lokale M304-M307, Alsion, Campus Sønderborg

Tidspunkt: 12.30

Ordstyrer: Lektor Lars Duggen
Centre for Industrial Mechanics
Institut for Mekanik og Elektronik, SDU

Vejleder: Lektor Mohammad Malekan
Centre for Industrial Mechanics
Institut for Mekanik og Elektronik, SDU

Medvejleder: Prof. Dr.-Ing. Berend Bohlmann
Faculty of Mechanical Engineering
HAW Kiel

Bedømmelsesudvalg: Lektor Halid Can Yildirim
Department of Civil and Architectural Engineering
Aarhus Universitet

Professor Marie Lützen
SDU Mechanical Engineering,
Institut for Mekanik og Elektronik, SDU

Professor emeritus Xiang Zhang
Coventry University

Efter forsvaret er du inviteret til ph.d.-reception i The Yellow Box, 4. sal.

Resumé

Denne ph.d.-afhandling undersøger udmattelsesegenskaberne for Ti-6Al-4V-komponenter fremstillet ved cold metal fusion (CMF) og vurderer, hvordan udmattelseslevetiden kan forudsiges i udmattelseskritiske anvendelser. CMF er en sinterbaseret additiv fremstillingsmetode (AM), der kombinerer polymerpulverbedsprocessering med efterfølgende afbinding og sintring. Metoden giver designfrihed og ressourceeffektivitet, men medfører også processpecifikke defekter, overfladeforhold og mikrostrukturer, som påvirker udmattelsesegenskaberne.

Afhandlingen starter med at fastlægge den grundlæggende udmattelsesrespons for CMF Ti-6Al-4V på prøvelegemeniveau. Cyklisk spændings-tøjningsadfærd, tøjnings-levetidsparametre og brudmekanismer bestemmes som materialegrundlag for de senere studier. Resultaterne viser, at udmattelsesegenskaberne styres af det samlede bidrag fra overfladeruhed, porøsitet, mikrostruktur og cyklisk blødgøring snarere end af én enkelt dominerende faktor.

Dernæst undersøges det, hvordan byggeorienteringen påvirker udmattelsesresponsen for CMF Ti-6Al-4V, og CMF-resultaterne sammenlignes med metalsprøjtestøbning (MIM). Orienteringsstudiet viser tydelige forskelle i overfladeruhed, porøsitet og kornstørrelse, som afspejles i udmattelsesresultaterne. Blandt CMF-varianterne klarer den vandrette byggeorientering sig bedst, efterfulgt af den 45° skrå og derefter den lodrette byggeorientering. MIM-forsøgene viser desuden, at genbrug af pulver er muligt, da genbrugt pulver kun giver en lille reduktion i udmattelsesegenskaberne sammenlignet med nyt pulver.

I et videre trin overføres den prøvebaserede beskrivelse til en reel komponent ved at vurdere et CMF-fremstillet drivhjul. Analysen forudsiger det kritiske brudsted præcist og giver konservative levetidsestimater, hvilket indikerer, at effekter på komponentniveau, såsom restspændinger, kan bidrage til den højere målte ydeevne. Afhandlingen udvider derefter undersøgelsen til asymmetrisk belastning ved at studere middelspændings- og middeltøjningseffekter under fuldt vekslende belastning samt tryk-aflastnings- og træk-aflastningsbelastning. Resultaterne viser en markant afhængighed af middeltøjningen: Træk-middeltøjning reducerer udmattelseslevetiden i hele det undersøgte område, mens tryk-middeltøjning forbedrer levetiden i højcyklusområdet, men bliver skadelig i det meget lavcykliske område. Når flere korrektionsmetoder sammenlignes, giver den modificerede Smith-Watson-Topper-metode den bedste samlede overensstemmelse med forsøgene.

Samlet set leverer afhandlingen en sammenhængende udvikling fra grundlæggende materialekarakterisering til anvendelsesorienteret udmattelsesvurdering. Den viser, at udmattelsesresponsen for CMF Ti-6Al-4V styres af procesbetingelser, byggeorientering, defektstruktur, komponenteffekter og middeltøjningspåvirkninger, og at pålidelig levetidsforudsigelse kræver, at alle disse forhold betragtes samlet. Afhandlingen forbinder dermed forsøg på prøvelegemeniveau med vurdering på komponentniveau og giver et grundlag for udmattelsesvurdering, der er direkte relevant for design og kvalificering af CMF-titaniumdele.