ADAM – Legierungsentwicklung für das Laser-Strahlschmelzen
Im Rahmen des gemeinsamen Forschungsprojekts mit dem Institut Mines-Télécom (IMT) werden neue Werkstoff-Legierungen für das Laser-Strahlschmelzen entwickelt, deren Eigenschaften speziell auf den Prozess angepasst werden.
Übersicht der angestrebten Prozesskette
Übersicht der angestrebten Prozesskette: Aus der initialen Simulation (Schritt 1) des Fertigungsprozesses (Schritt 2) sowie der anschließenden Wärmebehandlung (Schritt 3) ergeben sich Verformungen (Schritt 4), welche in einem iterativen Verfahren zunächst simulativ (Schritt 5) und falls notwendig noch mithilfe von Testfertigungen (Schritt 6) minimiert werden.
Ascent AM – Simulation des Laserstrahlschmelzens von Triebwerkskomponenten
Ascent AM – Simulation des Laserstrahlschmelzens von Triebwerkskomponenten
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Motivation
Das Laser-Strahlschmelzen ist ein additives Fertigungsverfahren, bei welchem Pulver selektiv durch einen Laserstrahl auf- und umgeschmolzen wird. Das Verfahren eignet sich sehr gut für die Herstellung von Funktionsbauteilen hoher Komplexität. Bei der Einführung neuer Werkstoffe wird derzeit meist auf kommerziell erhältliche Legierungen zurückgegriffen, welche ursprünglich für andere Fertigungsverfahren wie z. B. Gießprozesse entwickelt wurden. Damit wurde die Legierungszusammensetzung bisher nicht auf die komplexen Wirkmechanismen beim Laser-Strahlschmelzen abgestimmt, welche sich durch das prozessimmanente Zusammenspiel von thermischen, mechanischen und fluiddynamischen Phänomenen im Pulverbett stark von anderen Prozessen unterscheiden.
Zielsetzung
Das Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer Methodik zur Herstellung von Legierungen, welche speziell auf die Verarbeitung mittels Laser-Strahlschmelzen adaptiert sind. Zudem soll sichergestellt werden, dass mögliche Additive keine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften der additiv gefertigten Bauteile bewirken.
Vorgehen
Zunächst wird analysiert, welche Additive für eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der gefertigten Bauteile geeignet sind. Auf dieser Basis wird der Einfluss der Legierungszusammensetzung auf die Stabilität und Geometrie des Schmelzbades bei der selektiven Belichtung mithilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und Thermographieaufnahmen untersucht. Zuletzt werden die Mikrostruktur und die Defektstruktur der Bauteile analysiert, um den Einfluss der Legierungszusammensetzung auf den Schmelz- und Verfestigungsprozess abzuleiten.
Dank
Das Forschungsprojekt ADAM wird von der vom Institut Mines-Télécom (IMT) und der von der Technischen Universität München (TUM) gegründeten Deutsch-Französischen Akademie für die Industrie der Zukunft gefördert. Hierfür sei herzlich gedankt.