PAULA
Prozesse für die additive Fertigung und Luftfahrtanwendungen
Förderstelle
Luftfahrtforschung und -technologie LuFo V-3
Förderlinie „Technologie“
Ziel und Kurzbeschreibung
Herausforderung für Luftfahrtanwendungen des 3D-Drucks ist die Sicherstellung eines stabilen und reproduzierbaren Prozesses, sowie eine drastische Effizienzsteigerung für eine wirtschaftliche Umsetzung. Neben der Kombination zweier Systeme zur verbesserten Fehlererkennung sollten erkannte Fehler durch eine aktive Prozessregelung wieder „repariert“ werden. Auf Grundlage von Bauprozesssimulationen sollten dabei die Belichtungsparameter angepasst werden. Gleichzeitig sollte an kritischen Bauteilstellen die Entstehung von Defekten durch lokale Überhitzung mit ortsanagepassten Belichtungsparametern vermieden werden. Mit dem Maschinenhersteller EOS als Partner sollten notwendige Technologiesprünge der Anlagentechnik als Basis für effizientere Maschinengenerationen direkt initiiert werden. Neben der Verbesserung der Materialqualität, zielten diese Arbeiten auf Minimierung der heute notwendigen Aufwendungen für die Qualitätssicherung mittels CT ab. Zudem sollten durch die Reparaturstrategien die Anzahl der Ausschussbauteile reduziert werden. Ziel des Vorhabens war es, kalibrierte Simulationsmodelle zur schnellen Vorhersage von Makro- und Mikrotemperaturfelder additiv gefertigter metallischer Bauteile zu entwickeln, um Prozessparameter lokal anzupassen, sowie auf Prozessmonitoring-Messsignale geeignet reagieren zu können. Im Rahmen des Projektes sollten Optimierungsstrategien der AM Prozessparameter auf Grundlage der spezifischen Bauteilgeometrie sowie der Prozesssimulationsergebnisse des lokalen Schmelzbades als auch des gesamten Bauraums entwickelt und überprüft werden. Zentrale Aufgaben des Teilprojekts „Simulationsbasierte Entwicklung von ortsangepassten Prozessparameter und Reparaturstrategien für Luftfahrtanwendungen des 3D-Drucks“ dabei waren:
- Die Entwicklung kalibrierter thermischer Simulationen des Schmelzbades
- Die Analyse von Prozessmonitoring-Signalen
- Die simulationsbasierte Entwicklung und experimentelle Validierung von Reparaturstrategien für ausgewählte Defekttypen
- Die lokale Anpassung von Prozessparametern zur Verminderung von Prozess- und Geometriebedingten Defekten