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Nachweis der Herstellbarkeit von Bauteilen mittels PBF/L im Hochvakuum

Der Umgebungsdruck hat einen signifikanten Einfluss auf die Verdampfungs­temperatur von Metallen. Mit abnehmendem Umgebungsdruck sinkt daher die zum Erreichen des Tiefschweißeffektes notwendige Laserleistung bzw. Energiedichte. Während beim Laserschweißen bewusst verringerte Umgebungsdrücke eingesetzt werden um den Tiefschweißeffekt mit geringeren Leistungen sowie einem stabilerem Keyhole zu erzielen, gibt es bislang keine positiven Erkenntnisse zum PBF/L unter Vakuum. Dabei verspricht die Anwendung von Vakuum erhebliche Vorteile zur Vermeidung von Oxidationsprozessen .

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Der Umgebungsdruck hat einen signifikanten Einfluss auf die Verdampfungs­temperatur von Metallen. Mit abnehmendem Umgebungsdruck sinkt daher die zum Erreichen des Tiefschweißeffektes notwendige Laserleistung bzw. Energiedichte. Während beim Laserschweißen bewusst verringerte Umgebungsdrücke eingesetzt werden um den Tiefschweißeffekt mit geringeren Leistungen sowie einem stabilerem Keyhole zu erzielen, gibt es bislang keine positiven Erkenntnisse zum PBF/L unter Vakuum. Dabei verspricht die Anwendung von Vakuum erhebliche Vorteile zur Vermeidung von Oxidationsprozessen .

In dieser Arbeit wird daher die Additive Fertigung mittels PBF/L unter verschiedenen Prozessparametern bei verschiedenen Umgebungsdrücken untersucht. Hierbei zeigt sich, dass mit sinkendem Druck das Prozessfenster deutlich verringert wird. Testkörper mit einer Dichte von bis zu 89,2 % konnten bei Drücken von 2*10-2 mBar aus 316L erzeugt werden. Die Streckenenergiedichte war für die Erzeugung der im Rahmen dieser Untersuchung dichtesten Werkstoffzustände um 31,19 % und die Volumenenergiedichte um 62,79 % gegenüber dem Vergleichsprozess bei Normaldruck reduziert. Die Analyse der Schliffbilder zeigen vorrangig Bindefehler und Gasporen. Zugproben zeigen eine Festigkeit von bis zu 447 MPa.

Aus den Ergebnissen wird die Hypothese abgeleitet, dass ein PBF/L Prozess umso stabiler ist, je größer das Verhältnis der jeweilige (druckabhängigen) Verdampfungstemperatur zu Bauplattentemperatur ist. Diese Hypothese wird durch zusätzliche Prozessuntersuchungen unter unterschiedlichen Druckverhältnissen und Temperaturen näher untersucht.

Reference
ADD-2023-295

Title
Nachweis der Herstellbarkeit von Bauteilen mittels PBF/L im Hochvakuum
Author(s)
J. Weiser, M. Werz, S. Fritz
DOI
10.48447/ADD-2023-295
Event
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
Year of publication
2023
Publication type
conference paper (PDF)
Language
German
Keywords
PBF/L,Vakuum,Dichte,Zugfestigkeit

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Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen additiv gefertigter Gitterstrukturen auf Basis dreifach periodischer Minimalflächen (TPMS)
Author(s): F. Günther, M. Wagner, S. Pilz, A. Gebert, F. Hirsch, M. Kästner, M. Zimmermann
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Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen additiv gefertigter Gitterstrukturen auf Basis dreifach periodischer Minimalflächen (TPMS)
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Proben für die Ermittlung von Betriebsfestigkeitskennwerten an WAAM-Werkstoffen
Author(s): M. Wächter, M. Hupka, M. Leicher, K. Treutler, A. Esderts, V. Wesling
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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conference paper (PDF)
German
Ti-6Al-4V,FCRC-Brackets,Bauteilprüfung,Ermüdungsverhalten,Bruchmechanik
Price €25.00
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Probekörperdesign für die mechanische Charakterisierung der Ermüdungseigenschaften von Gitterstrukturen unter zyklischer Zug-Druck-Belastung
Author(s): M. Greiner, J. Hoffmann, C. Mittelstedt
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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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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Price €25.00
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Author(s): L. Strauß, N. Kurenbach, S. Lübbecke, M. Moser, V. Nedeljkovic-Groha, G. Löwisch
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Price €25.00
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Author(s): A. Kern, O. Hemmelmann, U. Jung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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conference paper (PDF)
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Additive Fertigung vs. Guss: Ein Vergleich am Beispiel von Aluminium
Additive Fertigung vs. Guss: Ein Vergleich am Beispiel von Aluminium
A. Kern, O. Hemmelmann, U. Jung
10.48447/ADD-2023-302
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
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A. Kern, O. Hemmelmann, U. Jung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
conference paper (PDF)
German
LPBF,Guss,Aluminium,Schwing-/Festigkeit,Oberflächengüte
Price €25.00
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Kriechverhalten von mittels Selektiven Laserstrahlschmelzen hergestellten IN738LC: Einfluss der Aufbauorientierung auf Zwillingsbildung
Author(s): 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
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Kriechverhalten von mittels Selektiven Laserstrahlschmelzen hergestellten IN738LC: Einfluss der Aufbauorientierung auf Zwillingsbildung
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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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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Price €25.00
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German
additiv gefertigt, Bauteile, Strukturen
Price €90.00
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Experimentelle und numerische Untersuchung des Einflusses von Prozessparametern beim LPBF auf die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur von AISI 316L
Author(s): S. Sewalski, M. Käß, M. Werz, S. Weihe
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Experimentelle und numerische Untersuchung des Einflusses von Prozessparametern beim LPBF auf die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur von AISI 316L
Experimentelle und numerische Untersuchung des Einflusses von Prozessparametern beim LPBF auf die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur von AISI 316L
S. Sewalski, M. Käß, M. Werz, S. Weihe
10.48447/ADD-2023-288
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
conference paper (PDF)
German
Additive Fertigung,LPBF,Mechanische Eigenschaften,Mikrostruktur,Phasenfeldsimulation
Price €25.00
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Anrisslebensdauervorhersage additiv gefertigter Proben durch Modellierung verformungsbedingter Zustandsgrößen
Author(s): M. Hofmann, J. Schönherr, M. Klein, M. Oechsner, F. Funcke, M. Kolbinger
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
conference paper (PDF)
German
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M. Hofmann, J. Schönherr, M. Klein, M. Oechsner, F. Funcke, M. Kolbinger
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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
conference paper (PDF)
German
Konstitutive Materialmodellierung,Ermüdung,Anrisslebensdauer,Potentialsonde
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Author(s): R. Hofmann, M. Werz, M. Käß
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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
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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conference paper (PDF)
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PBF-LB\M,Buildprozessor,Aufbaustrategien,Scanstrategien,Software
Price €25.00
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THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR BESCHREIBUNG DES VERSAGENSVERHALTENS VON ADDITIV GEFERTIGTEN PROBEN AUS ALSI10MG
Author(s): M. Hankele, M. Werz, S. Weihe
10.48447/ADD-2023-312
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THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR BESCHREIBUNG DES VERSAGENSVERHALTENS VON ADDITIV GEFERTIGTEN PROBEN AUS ALSI10MG
M. Hankele, M. Werz, S. Weihe
10.48447/ADD-2023-312
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
conference paper (PDF)
German
AlSi10Mg,Versagensmechanismen,Schädigungsmechanik,LPBF
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Entwicklung und Bewertung additiv aus EN AW-6063 im WAAM-Verfahren gefertigter Hohlstrukturen als funktionsintegrierte Grundkörper für Motorradlenker
Author(s): B. Möller, M. Kiel, R. Wagener, E. Taliani, R. Kordaß, M. Schramm, R. Gradinger
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
conference paper (PDF)
German
Price €25.00
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Bruchauslösende Inhomogenitäten bei PBF-LB AlSi10Mg-Bauteilen: Ermittlung der Rissinitiierungsphase aus dem CT-Scan
Author(s): L. Strauß, G. Löwisch
10.48447/ADD-2023-294
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
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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conference paper (PDF)
German
PBF-LB,AlSi10Mg,Ermüdungsfestigkeit,Rissinitiierung,Computertomographie
Price €25.00
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Leichtbaupotenzial und Defekttoleranz von additiv-gefertigten Werkstoffen und Strukturen
Author(s): M. Zimpel, M. A. Merghany, M. Teschke, J. Tenkamp, S. Stammkötter, F. Walther
10.48447/ADD-2023-304
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Leichtbaupotenzial und Defekttoleranz von additiv-gefertigten Werkstoffen und Strukturen
Leichtbaupotenzial und Defekttoleranz von additiv-gefertigten Werkstoffen und Strukturen
M. Zimpel, M. A. Merghany, M. Teschke, J. Tenkamp, S. Stammkötter, F. Walther
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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
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German
Powder Bed Fusion,Ermüdungsverhalten,Defekttoleranz,Gitterstrukturen,FCRC-Brackets
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