Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

Filters

5
4
4 1
Reset filters

Settings
Now showing 1 - 5 of 5
  • Publication
    Heat treatment of SLM-LMD hybrid components
    ( 2019)
    Uhlmann, Eckart
    ;
    Düchting, Jan
    ;
    Petrat, Torsten
    ;
    Graf, Benjamin
    ;
    Rethmeier, Michael
    Additive manufacturing is no longer just used for the production of prototypes but already found its way into the industrial production. However, the fabrication of massive metallic parts with high geometrical complexity is still too time-consuming to be economically viable. The combination of the powder bed-based selective laser melting process (SLM), known for its geometrical freedom and accuracy, and the nozzle-based laser metal deposition process (LMD), known for its high build-up rates, has great potential to reduce the process duration. For the industrial application of the SLM-LMD hybrid process chain it is necessary to investigate the interaction of the processes and its effect on the material properties to guarantee part quality and prevent component failure. Therefore, hybrid components are manufactured and examined before and after the heat treatment regarding the microstructure and the hardness in the SLM-LMD transition zone. The experiments are conducted using the nickel-based alloy Inconel 718.
  • Publication
    Build-up strategies for laser metal deposition in additive manufacturing
    ( 2018)
    Petrat, Torsten
    ;
    Graf, Benjamin
    ;
    Gumenyuk, Andrey
    ;
    Rethmeier, Michael
    Laser Metal Deposition (LMD) as a technology for additive manufacturing allows the production of large components outside of closed working chambers. Industrial applications require a stable process as well as a constant deposition of the filler material in order to ensure uniform volume growth and reproducible mechanical properties. This paper deals with the influence of travel path strategies on temperature profile and material deposition. Meandering and spiral hatching strategies are used in the center as well as in the edge of a specimen. The temperature is measured with thermocouples attatched to the backside of the specimen. The tests are carried out on the materials S235JR and 316L. The results show a strong dependence of the maximum temperatures on the travel path strategy and the welding position on the component.
  • Publication
    Prognose der Oberflächenbeschaffenheit für die additive Fertigung mittels Laser-Pulver-Auftragschweißen
    ( 2018)
    Marko, Angelina
    ;
    Petrat, Torsten
    ;
    Graf, Benjamin
    ;
    Rethmeier, Michael
    In den letzten Jahren hat vor allem die Nachfrage nach additiven Fertigungstechnologien und Reparaturverfahren für hochfeste Werkstoffe einen starken Aufschwung erlebt. Ein Verfahren, welches sich neben der Herstellung von Beschichtungen besonders für diese Anwendungen eignet, ist das Laser-Pulver-Auftragschweißen. Es wird besonders für Reparaturen bzw. zur Herstellung von teuren Bauteilen, wie Werkzeugen oder Turbinenteilen, eingesetzt. Da diese Teile oft großen mechanischen sowie thermischen Belastungen ausgesetzt sind, ist es besonders wichtig, dass die erzeugte Struktur eine hohe Qualität aufweist. In dieser Arbeit wird die statistische Versuchsplanung genutzt, um Modelle für die Oberflächenbeschaffenheiten von Inconel 718 zu generieren. Als Grundlage dient hierbei ein zentral zusammengesetzter Versuchsplan mit großem Parameterfenster. So wird die Leistung zwischen 550 Watt und 1950 Watt, der Vorschub von 530 mm/min bis 920 mm/min, der Pulvermassenstrom von 3 g/min bis 12 g/min sowie der Spotdurchmesser von 1 mm bis 2 mm variiert. Auf diese Weise wird die Spurgeometrie beeinflusst. Darüber hinaus wird das Überlappungsverhältnis zwischen 20% bis 50 % verändert. Die Auswertung der Oberflächenbeschaffenheit erfolgt mit dem auf der Fokusvariation basierendem Oberflächenmessgerät Alicona Infinite- Focus. Dieses Verfahren der 3D Mikrokoordinatenmesstechnik gewährleistet eine zuverlässige Auswertung der Spurgeometrie, der Welligkeit sowie die Messung der mittleren arithmetischen Höhe Sa zur Bestimmung der Oberflächenrauheit. Anschließend werden die generierten Modelle verifiziert. Ziel dabei ist es, kostenintensive Vorversuche in Zukunft einzusparen. Darüber hinaus wird das Prozessverständnis erweitert und signifikante Einflussfaktoren identifiziert.
  • Publication
    Laser-Pulver-Auftragschweißen zum additiven Aufbau komplexer Formen
    ( 2015)
    Petrat, Torsten
    ;
    Graf, Benjamin
    ;
    Gumenyuk, Andrey
    ;
    Rethmeier, Michael
    Das Laser-Pulver-Auftragschweißen als additives Fertigungsverfahren ermöglicht einen endformnahen Aufbau von Bauteilen. Ein Zielkonflikt besteht zwischen der Forderung nach hoher Aufbaurate und hoher Endformnähe, welcher von der Schweißraupengröße wesentlich beeinflusst wird. In dieser Veröffentlichung wird das Laser-Pulver-Auftragschweißen eingesetzt, um komplexe Formen additiv aufzubauen. Am Beispiel eines Tannenbaumprofiles werden unterschiedliche Einflussfaktoren dargestellt. Dazu gehören die Raupengeometrie, die Überlappung einzelner Raupen, die Verwendung unterschiedlicher Aufbaustrategien und die Teilung des Gesamtkörpers in Teilkörper. Der Zielkonflikt wird durch die Herstellung von Probekörpern mit unterschiedlichen Steigungswinkeln an den Seitenflächen verdeutlicht. Die Ergebnisse zeigen eine verbesserte Endformnähe in Bereichen flacher Steigung beim Einsatz kleiner Schweißraupen. Im Vergleich dazu erlauben die Schweißparameter der großen Raupen eine 5-fach höhere Aufbaurate. Bei einer Raupenüberlappung kleiner und großer Raupengeometrien innerhalb einer Lage treten Anbindungsfehler auf. Strategien zur Behebung dieses Fehlers durch Anpassung der Schweißreihenfolge werden in dieser Veröffentlichung aufgezeigt. Diese Erfahrungen werden genutzt, um einen Gesamtkörper aus Teilkörpern unterschiedlicher Raupengeometrien zu fertigen.
  • Publication
    Build-up strategies for generating components of cylindrical shape with laser metal deposition
    ( 2015)
    Petrat, Torsten
    ;
    Graf, Benjamin
    ;
    Gumenyuk, Andrey
    ;
    Rethmeier, Michael
    Laser Metal Deposition (LMD) as additive manufacturing process offers the potential to produce near net shape components. This reduces the amount of material and post-processing. The components are composed of individual layers. Already small irregularities within a layer can add up over multiple layers and lead to error propagation. This paper deals with the issue of build-up strategies to minimize irregularities and prevent error propagation. Different travel paths and the influence of a changing starting point regarding to error propagation are discussed. Different deposition rates between core and peripheral area are detected and successfully compensated by adjusting the buildup sequence. Stainless steel and titanium alloy Ti-6Al-4V are used in the experiments. The results are intended to illustrate the potential of an adjusted build-up strategy and provide basic information on the way to an automated deposition process. This paper is of interest for engineers in industry or science using LMD as additive manufacturing process.