Effect of micro shot peening and blasting on surface quality of metal parts manufactured with powder bed fusion

Abstract

The purpose of this bachelor’s thesis was to analyse the effects of microshot peening and blasting on the surface quality of metals produced by the laser powder bed fusion method. The research was done through a literary review on shot peening and additive manufacturing from the standpoint of surface quality as well as through practical examinations carried out in the LUT Laser Material Processing and Additive Manufacturing laboratory where the surface quality of EOS CX and MS1 materials were analysed after microshot blasting and peening with macro imaging and 3D-scanning.

Significant improvements on surface quality of AM parts could be found with the microshot peening process according to the existing literature and compared to other post processing methods microshot peening had some clear advantages in production capabilities and surface quality. Findings from the practical examinations pointed towards the microshot blasting process already improving the surface quality significantly for most of the materials, however, the improvements found through microshot peening were higher as the surface roughness was able to be improved by almost 30% on majority of the test subjects and up to 52% on some subjects. Future research on the subject could put more emphasis on understanding the parameters of the peening process as well as study a broader range of materials.

Kandidaatintyö tutki jauhe- ja jauhekuulapuhalluksen vaikutuksia lisäävällä valmistuksella tuotettuihin metallikappaleisiin pinnanlaadun näkökulmasta. Tutkimus tehtiin kirjallisuuskatsauksen sekä käytännön kokeiden avulla. Kirjallisuuskatsauksessa tutkittiin jauhekuulapuhallusta sekä lisäävää valmistusta pinnanlaadun näkökulmasta. LUTin Lasertyöstön ja Lisäävän Valmistuksen laboratorioissa suoritetuissa käytännön kokeissa tutkittiin EOS CX ja MS1 materiaalien käyttäytymistä jauhe- ja jauhekuulapuhalluksien jälkeen käyttäen macrokuvia ja 3D-skanauslaitteistoa.

Kirjallisuuskatsauksen perusteella selkeitä parannuksia lisäävän valmistuksen kappaleiden pinnanlaatuun pystyttiin saamaan jauhekuulapuhalluksella. Jauhekuulapuhallukselle löydettiin myös selkeitä hyötyjä muihin jälkikäsittelymenetelmiin verrattuna tuotannon sekä pinnanlaadun näkökulmista. Käytännön kokeissa havaittiin, että pelkkä jauhepuhallus paransi kappaleiden pinnanlaatua selkeästi suurimmassa osassa materiaaleja. Jauhekuulapuhalluksella saatiin kuitenkin suurimmassa osassa kappaleista noin 30% parannus pinnankarheuteen ja joissain kappaleissa jopa 52% parannus pinnankarheuteen. Jatkotutkimuksissa tulee keskittyä enemmän jauhekuulapuhalluksen parametreihin sekä tutkia laajempaa skaalaa materiaaleja.