Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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    Ersatzteilfertigung und Reparatur mittels additiver Fertigungsverfahren
    ( 2013)
    Uhlmann, E.
    ;
    König-Urban, K.
    ;
    Rethmeier, M.
    ;
    Graf, B.
    Zur künftigen effektiven und kostengünstigen Wartung sowie Instandsetzung der am höchsten belasteten Bauteile einer Gasturbine sind neue Fertigungsverfahren zu entwickeln und in die bestehenden Prozessketten zu integrieren. Das größte Potenzial hiefür bieten das selektive Laserschmelzen (SLM) und das Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA). Das SLM-Verfahren basiert auf fünf Versuchsreihen: (1) Variierung der Fokuslage xF von Voll-, Gitter- und Supportstrukturen. (2) Variation der Laserleistung PL und der Verfahrgeschwindigkeit vs. (3) Ermittlung geeigneter Werte für den Spurabstand Dys und die Streifenüberlappung. (4) Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit für die Fertigung von Voll-, Gitter- und Supportstrukturen durch die gleichzeitige Steigerung von PL und vs bei einer konstanten Streckenenergie E. Nach Abschluss der vierten Versuchsreihe liegt ein optimierter Parametersatz vor. (5) Fertigung von Zugstäben zur Ermittlung der erreichbaren Festigkeiten. Zur Qualifizierung eines neuen Werkstoffes für das SLM-Verfahren können Oberflächenrauigkeiten im Bereich von 45 µm eingestellt werden. Bei geringeren Rauigkeiten ist eine Nachbearbeitung erforderlich. Verfahren wie das Vibrationsgleitschleifen oder das Druckfließläppen weisen ein großes Potenzial für die Nachbearbeitung auf. Das LPA-Verfahren wird zunehmend beim Verschleißschutz sowie als Reparaturverfahren von Turbomaschinenkomponenten angewendet. Während beim SLM-Verfahren das Bauteil schichtweise im Pulverbett entsteht, wird der Zusatzwerkstoff beim LPA-Verfahren über eine Düse zugeführt. Bei der Reparatur von beschädigten Oberflächen oder Rissen findet zunächst eine spanende Vorbereitung statt. Ein ausgefräster Riss wird anschließend schichtweise mittels LPA wieder gefüllt.