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Entwicklung eines Buildprozessors mit innovativen Aufbaustrategien zur Optimierung der additiven Fertigung im selektiven Laserstrahlverfahren (PBF-LB\M)

Die additive Fertigung von metallischen Bauteilen im Pulverbettverfahren bietet eine große Anzahl an geometrischen und prozesstechnischen Freiheitsgraden. So werden typischerweise die Prozessparameter Laserleistung, Scangeschwindigkeit, Hatchabstand auf statische Scanpfade angepasst um akzeptable Bauteileigenschaften zu erhalten. Bislang werden jedoch komplexen Wechselwirkungen von Geometrie und Aufbaustrategie hinsichtlich des Temperaturfelds, der Schmelzbadausprägung und somit entstehenden Bauteileigenschaften nicht komplett aufeinander abgestimmt. Dies liegt daran, dass kommerzielle Buildprozessoren zwar eine Vielzahl unterschiedlichster Parameter zur Planung der Scanvektoren erfordern, hierbei jedoch keine lokale Anpassung unter Berücksichtigung der Geometrie erfolgt.  Dafür…

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Die additive Fertigung von metallischen Bauteilen im Pulverbettverfahren bietet eine große Anzahl an geometrischen und prozesstechnischen Freiheitsgraden. So werden typischerweise die Prozessparameter Laserleistung, Scangeschwindigkeit, Hatchabstand auf statische Scanpfade angepasst um akzeptable Bauteileigenschaften zu erhalten. Bislang werden jedoch komplexen Wechselwirkungen von Geometrie und Aufbaustrategie hinsichtlich des Temperaturfelds, der Schmelzbadausprägung und somit entstehenden Bauteileigenschaften nicht komplett aufeinander abgestimmt. Dies liegt daran, dass kommerzielle Buildprozessoren zwar eine Vielzahl unterschiedlichster Parameter zur Planung der Scanvektoren erfordern, hierbei jedoch keine lokale Anpassung unter Berücksichtigung der Geometrie erfolgt.  Dafür sind gänzlich neue Aufbaustrategien notwendig, wie sie in keinem kommerziellen Buildprozessor generiert werden können.

Als Werkzeug für die Entwicklung und Erprobung neuer Aufbaustrategien entwickelt die MPA ihre eigene Buildprozessorsoftware.

Mit dieser Software wurden neue Aufbaustrategien entwickelt und implementiert. Hierzu gehören z.B. Scanmuster die Lösungen partieller Differentialgleichungen auf der jeweiligen Schnittebene nutzen um geometrische Besonderheiten zu berücksichtigen, als auch auf Basis weiterer mathematischer Methoden.  Das Ziel hierbei ist es die Temperaturverteilungen in jeder Schicht zu verbessern, wodurch zuverlässig Bauteile mit hoher Dichte und geringem Verzug gefertigt werden können.

Erste Untersuchungen zeigen, dass der Buildprozessors zukünftig auch höhere geometrische Auflösungen ermöglicht kann, indem die besonderen physikalischen Effekte des Laserstrahlschweißens genutzt werden.

Ein Teil der Software und die darin entwickelten Funktionen werden vorgestellt.

Artikelnummer
ADD-2023-271

Titel
Entwicklung eines Buildprozessors mit innovativen Aufbaustrategien zur Optimierung der additiven Fertigung im selektiven Laserstrahlverfahren (PBF-LB\M)
Autor(en)
R. Hofmann, M. Werz, M. Käß
DOI
10.48447/ADD-2023-271
Veranstaltung
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
Jahr der Veröffentlichung
2023
Publikationsart
Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache
Deutsch
Stichwörter
PBF-LB\M,Buildprozessor,Aufbaustrategien,Scanstrategien,Software

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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
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Leichtbaupotenzial und Defekttoleranz von additiv-gefertigten Werkstoffen und Strukturen
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Proben für die Ermittlung von Betriebsfestigkeitskennwerten an WAAM-Werkstoffen
Autor(en): M. Wächter, M. Hupka, M. Leicher, K. Treutler, A. Esderts, V. Wesling
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Nachweis der Herstellbarkeit von Bauteilen mittels PBF/L im Hochvakuum
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Nachweis der Herstellbarkeit von Bauteilen mittels PBF/L im Hochvakuum
J. Weiser, M. Werz, S. Fritz
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
PBF/L,Vakuum,Dichte,Zugfestigkeit
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Statistische Bewertung bruchauslösender Inhomogenitäten additiv gefertigter Proben aus AlSi10Mg unter zyklischer Beanspruchung
Autor(en): L. Strauß, N. Kurenbach, S. Lübbecke, M. Moser, V. Nedeljkovic-Groha, G. Löwisch
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2022
Tagungsmanuskript (PDF)
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Statistische Bewertung bruchauslösender Inhomogenitäten additiv gefertigter Proben aus AlSi10Mg unter zyklischer Beanspruchung
L. Strauß, N. Kurenbach, S. Lübbecke, M. Moser, V. Nedeljkovic-Groha, G. Löwisch
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L. Strauß, N. Kurenbach, S. Lübbecke, M. Moser, V. Nedeljkovic-Groha, G. Löwisch
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2022
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
AlSi10Mg, √𝒂𝒓𝒆𝒂, Kitagawa-Takahashi, PBF-LB, Shiozawa, statistische Verteilung
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Additive Fertigung vs. Guss: Ein Vergleich am Beispiel von Aluminium
Autor(en): A. Kern, O. Hemmelmann, U. Jung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
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Autor(en): F. Günther, M. Wagner, S. Pilz, A. Gebert, F. Hirsch, M. Kästner, M. Zimmermann
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen additiv gefertigter Gitterstrukturen auf Basis dreifach periodischer Minimalflächen (TPMS)
F. Günther, M. Wagner, S. Pilz, A. Gebert, F. Hirsch, M. Kästner, M. Zimmermann
10.48447/ADD-2023-282
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
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F. Günther, M. Wagner, S. Pilz, A. Gebert, F. Hirsch, M. Kästner, M. Zimmermann
10.48447/ADD-2023-282
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
Gitterstrukturen,dreifach periodische Minimalflächen,additive Fertigung,morphologische Imperfektionen,Rekonstruktion
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Kriechverhalten von mittels Selektiven Laserstrahlschmelzen hergestellten IN738LC: Einfluss der Aufbauorientierung auf Zwillingsbildung
Autor(en): S. Megahed, K. M. Krämer, C. Heinze, C. Kontermann, A. Udoh, S. Weihe, M. Oechsner
10.48447/ADD-2023-301
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
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Kriechverhalten von mittels Selektiven Laserstrahlschmelzen hergestellten IN738LC: Einfluss der Aufbauorientierung auf Zwillingsbildung
S. Megahed, K. M. Krämer, C. Heinze, C. Kontermann, A. Udoh, S. Weihe, M. Oechsner
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
Selektives Laserstrahlschmelzen,IN738LC,Aufbaurichtung,Kriecheigenschaften,Mikrostruktur
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Experimentelle und numerische Untersuchung des Einflusses von Prozessparametern beim LPBF auf die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur von AISI 316L
Autor(en): S. Sewalski, M. Käß, M. Werz, S. Weihe
10.48447/ADD-2023-288
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
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S. Sewalski, M. Käß, M. Werz, S. Weihe
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
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Additive Fertigung,LPBF,Mechanische Eigenschaften,Mikrostruktur,Phasenfeldsimulation
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Entwicklung und Bewertung additiv aus EN AW-6063 im WAAM-Verfahren gefertigter Hohlstrukturen als funktionsintegrierte Grundkörper für Motorradlenker
Autor(en): B. Möller, M. Kiel, R. Wagener, E. Taliani, R. Kordaß, M. Schramm, R. Gradinger
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B. Möller, M. Kiel, R. Wagener, E. Taliani, R. Kordaß, M. Schramm, R. Gradinger
10.48447/ADD-2023-307
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2023
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Probekörperdesign für die mechanische Charakterisierung der Ermüdungseigenschaften von Gitterstrukturen unter zyklischer Zug-Druck-Belastung
Autor(en): M. Greiner, J. Hoffmann, C. Mittelstedt
10.48447/ADD-2023-298
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Tagungsmanuskript (PDF)
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Probekörperdesign für die mechanische Charakterisierung der Ermüdungseigenschaften von Gitterstrukturen unter zyklischer Zug-Druck-Belastung
M. Greiner, J. Hoffmann, C. Mittelstedt
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
Additive Fertigung,Gitterstrukturen,Ermüdungsverhalten,Probekörperdesign,Topologieoptimierung
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Bruchauslösende Inhomogenitäten bei PBF-LB AlSi10Mg-Bauteilen: Ermittlung der Rissinitiierungsphase aus dem CT-Scan
Autor(en): L. Strauß, G. Löwisch
10.48447/ADD-2023-294
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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L. Strauß, G. Löwisch
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Bruchauslösende Inhomogenitäten bei PBF-LB AlSi10Mg-Bauteilen: Ermittlung der Rissinitiierungsphase aus dem CT-Scan
L. Strauß, G. Löwisch
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
PBF-LB,AlSi10Mg,Ermüdungsfestigkeit,Rissinitiierung,Computertomographie
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Anrisslebensdauervorhersage additiv gefertigter Proben durch Modellierung verformungsbedingter Zustandsgrößen
Autor(en): M. Hofmann, J. Schönherr, M. Klein, M. Oechsner, F. Funcke, M. Kolbinger
10.48447/ADD-2023-287
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
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Anrisslebensdauervorhersage additiv gefertigter Proben durch Modellierung verformungsbedingter Zustandsgrößen
Anrisslebensdauervorhersage additiv gefertigter Proben durch Modellierung verformungsbedingter Zustandsgrößen
M. Hofmann, J. Schönherr, M. Klein, M. Oechsner, F. Funcke, M. Kolbinger
10.48447/ADD-2023-287
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
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Konstitutive Materialmodellierung,Ermüdung,Anrisslebensdauer,Potentialsonde
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Charakterisierung von struktur- und ermüdungsseitigen Skalierungseffekten in bionischen AM-Bauteilen
Autor(en): M. Zimpel, M. Teschke, J. Tenkamp, F. Walther
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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M. Zimpel, M. Teschke, J. Tenkamp, F. Walther
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Preis 25,00 €
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Berichtsband (PDF)
Deutsch
additiv gefertigt, Bauteile, Strukturen
Preis 90,00 €
Nur online erhältlich
THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR BESCHREIBUNG DES VERSAGENSVERHALTENS VON ADDITIV GEFERTIGTEN PROBEN AUS ALSI10MG
Autor(en): M. Hankele, M. Werz, S. Weihe
10.48447/ADD-2023-312
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
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THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR BESCHREIBUNG DES VERSAGENSVERHALTENS VON ADDITIV GEFERTIGTEN PROBEN AUS ALSI10MG
M. Hankele, M. Werz, S. Weihe
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
AlSi10Mg,Versagensmechanismen,Schädigungsmechanik,LPBF
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich