2022-2024 ReInVer

Vorhabensbeschreibung

Das pulverbettbasierte Schmelzen von Metall mittels Laserstrahl (PBF-LB/M) ist ein Prozess mit hohem Potenzial hinsichtlich Leichtbau, Funktionsintegration und Individualisierung. Bei diesem Prozess führt das schichtweise Aufschmelzen von Pulvermaterial auf einer Bauplattform und der folgende schichtweise Aufbau der Bauteile zu hohen Temperaturgradienten, thermischen Dehnungen und Restspannungen. Letztgenannte führen zu Bauteilverzügen in Form von Fehlstellen bis hin zu Rissen, Verlust der geometrischen Maßhaltigkeit und Delaminierung der Schichten. Unter Umständen ist der Bauteilverzug so groß, dass sich die obere Bauteilschicht in Form einer Bauteilüberhöhung aus dem Pulverbett herausstellt. Dies führt zur Störung des Auftrags der neuen Pulverschicht und potenziell zu einer Kollision zwischen Beschichter und Bauteil, was zu einem Abbruch des Prozesses und einem Totalverlust der Bauteile führt. Die Motivation des Vorhabens ist daher die simulationsbasierte und experimentelle Untersuchung der Entstehung des in-situ Bauteilverzugs und der Konturüberhöhungen im PBF-LB/M-Prozess am Beispiel der Materialien Inconel 718 (2.4668) und AlSi10Mg (3.2382). Es wird eine Einflussanalyse der lokalen Belichtungsstrategie, der Prozessparameter sowie der geregelten Bauplattform-Heizung auf den in-situ Bauteilverzug erfolgen. Basierend auf diesen Ergebnissen werden Optimierungsstrategien entwickelt, die darauf abzielen, den im Prozess entstehenden Bauteilverzug zu verringern. Darüber hinaus wird durch die Optimierungen eine Qualitätssteigerung der Bauteile erwartet.Das Ergebnis des Projektes wird eine neue Prozessführung beim PBF-LB/M-Prozess sein, die dafür sorgt, dass der Prozess insgesamt stabiler läuft und es zu weniger Prozessabbrüchen kommt. Davon können kmU direkt profitieren, da insgesamt die Produktivität sowie die Wirtschaftlichkeit durch weniger Prozessabbrüche gesteigert wird sowie qualitativ hochwertigere Bauteile gefertigt werden.