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Untersuchungen zur Multimaterialverarbeitung von CuCr1Zr und X3NiCoMoTi18-9-5 im Laserstrahlschmelzprozess

 
: Wehner, Fabian
: Anstätt, Christine

Magdeburg, 2017, XV, 95 S., Anhang 17 S.
Magdeburg, Univ., Master Thesis, 2017
Deutsch
Master Thesis
Fraunhofer IGCV ()
Selektives Laserstrahlschmelzen; Multimaterial

Abstract
Additive Fertigungsverfahren sind in der Lage hochkomplexe Geometrien herzustellen. Dabei gelingt es neben Produkten für den Endanwender auch Werkzeuge mit einem bezeichnend geringen Material- und Zeitbedarf anzufertigen. Für das pulverbettbasierte Laserstrahl-schmelzverfahren galt bisher die Einschränkung, lediglich Bauteile erzeugen zu können, die sich auf die Verarbeitung eines Pulverwerkstoffes beschränkten und keine Variation des Werkstoffs über den Bauteilquerschnitt vorsahen.In dieser Arbeit wird zur Erstellung von Bauteilen im Laserstrahlschmelzprozess aus einer Kupferlegierung und einem Werkzeugstahl ein gebräuchlicher Pulverauftragsmechanismus verwendet, der durch ein Absaugmodul erweitert wurde. Durch die Absaugung des zuerst aufgetragenen, aber nicht verfestigten Pulvers, ist es möglich innerhalb einer Schicht lokal begrenzte Materialbereiche und letztlich Multimaterialbauteile zu erzeugen. Durch diese simultane Verarbeitung der zwei Materialien innerhalb eines Erzeugnisses und die beliebige dreidimensionale Anordnung der Materialsegmente ergeben sich zahllose Möglichkeiten für funktions- und belastungsorientierte neue Produkte und Verbesserungen von bestehenden.Die vorliegende Arbeit widmet sich im Wesentlichen der Optimierung dieses Verarbeitungsprozesses der Versuchsanlage und untersucht eine geeignete Gestalt der Multimaterialbau-teile. Hierzu wurden innerhalb von mehreren Versuchsreihen Produkt- und Prozessparameter zur aussichtsreichen Fertigung von Multimaterialbauteilen erarbeitet. Des Weiteren wur-den Erkenntnisse für den simultanen Verarbeitungsprozess im Laserstrahlschmelzverfahren mit stark divergierenden Werkstoffeigenschaften gewonnen. Zur Planung und Auswertung der Versuchsreihen wurden Methoden der statistischen Versuchsplanung angewandt.

 

Additive manufacturing processes are capable of producing highly complex geometries. In addition to products for the end-consumer, it is also possible to produce tools with a remarkably low material and time requirement. To produce components that are restricted to only one powder material the powder-based laser beam melting process was confined. The process did not provide for a variation of the material over the component cross-section.In this thesis, a common powder application mechanism is used to create components in the laser beam melting process from a copper alloy and a tool steel, which has been expanded by a suction module. By the suction of the first applied but not solidified powder, it is possible to produce locally limited material regions within a layer and ultimately multi-material compo-nents. Through this simulative processing of the two materials within a product and the arbi-trary three-dimensional distribution of the material segments, there are numerous possibili-ties for function-oriented and load-oriented new products and improvements from existing ones.The present thesis is mainly concerned with the optimization of this moulding process of the test facility and examines a suitable shape of the multi-material components. For this purpose, product and process parameters for the promising production of multi-material compo-nents were developed within several test series. Furthermore, knowledge was gained for the simultaneous processing process in the laser beam melting process with highly divergent material properties. For the planning and evaluation of the series of tests, methods of statistical experimental planning were applied.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-638004.html