MBJ
Im Metal Binder Jetting wird feines Metallpulver mit einem Binder schichtweise verklebt. Dadurch entseht das sogenanntes Grünteil. In einer anschließender Wärmebehandlung bestehend aus mehreren Schritten wird der Binder entfernt und die Metallpartikel versintert. Am ISEMP werden Simulationsmethoden für die Wärmebehandlung entwickelt, um die Porosität, die Korngrößen und die Bauteilverzüge zu berechnen.
Vorhersage von Sinterverzügen und Predeformation der Bauteile
Entstehung und Vorhersage von Sinterverzügen
Bei SBAM-Verfahren, wie dem MBJ, entsteht nach dem 3D-Druckprozess ein Grünteil mit einer relativen Dichte von 60%. Die Fertigung der Grünteile ist Verzugsarm und es entsteht keine Eigenspannung. Nachdem Druckprozess folgt ein Sinterschritt. Dabei kommt es neben der verdichtungsbedingten Schrumpfung zur Verzügen durch Schwerkraft und Reibung. Eine Lösung für die maßhaltige Fertigung ist die simulative Sinterverzugsvorhersage, die dazu genutzt werden kann die Verzüge zu kompensieren. Am ISEMP werden Modelle entwickelt, um die Genauigkeit der Sinterverzugsvorhersage zu erhöhen.
Predeformation der Bauteil durch inverse Verzugssimulation
Multi-Skalen-Simulation
Die gängige Methode zur Predeformation eines Bauteils ist ein iterativer Prozess, bei dem die Sinterverzüge durch die Simulation des Sinterprozesses vorhergesagt und invertiert werden. Anschließend wird der Prozess mit der erzeugten predeformierten Geometrie solange wiederholt bis der vorhergesagte Verzug minimiert ist. Die Sinterverzüge beim SBAM sind oftmals so groß, dass eine Vielzahl von Simulationsiterationen notwendig ist. Am ISEMP wurde eine Methode entwickelt bei dem der Sinterprozess simulative invertiert wird. Durch diese Methode erfolgt die Predeformation in einem Simulationsschritt.
Materialverhalten beim Sintern
Vorhersage vom Verdichtungsverlauf beim Sintern
Für eine hohe Genauigkeit der Sinterverzugsvorhersage ist eine präzise Vorhersage des Verdichtungsverlauf während des Sinterprozesses notwendig. Am ISEMP werden Modelle für den Verdichtungsverlauf für verschiedene Materialien entwickelt.
Bestimmung der Materialkennwerte
Die Bestimmung der Materialkennwerten für die Sinterverzugskompensation ist in der Regel mit einem großen experimentellen Aufwand verbunden. Am ISEMP werden Methoden entwickelt, um den experimentellen Aufwand deutlich zu reduzieren, z.B. wurde eine Methode zur direkten Bestimmung von Materialkennwerten aus Ergebnissen einfacher Dilatometermessungen entwickelt.
