Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Flexibles AM ermöglicht wettbewerbsfähige Produktion

2024-05 , Müller, Vinzenz , Fasselt, Janek Maria , Klötzer-Freese, Christian , Kruse, Tobias , Wagner, Florian

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Using ultrasonic atomization to recycle aluminium bronze chips for additive laser directed energy deposition

2023 , Müller, Vinzenz , Fasselt, Janek Maria , Kruse, Tobias , Klötzer, Christian , Kleba-Ehrhardt, Rafael , Choma, Tomasz , Biegler, Max , Rethmeier, Michael

In the post-processing of large maritime components, a considerable amount of waste in the form of milling and grinding chips is produced. At the same time, additive manufacturing technologies have shown great potential in producing high-volume parts for maritime applications, allowing novel design approaches and short lead times. In this context, this study presents a sustainable approach to recycle and use aluminium bronze waste material, generated during post-processing of large cast ship propellers, as feedstock for laser-powder directed energy deposition. The recycling technology used to produce powder batches is inductive re-melting in combination with ultrasonic atomization. The derived metal powders are characterized using digital image analysis, powder flowability tests, scanning electron microscopy as well as energy dispersive X-ray spectroscopy. Compared to conventional metal powders produced by gas atomization, the recycled material shows excellent sphericity and a powder size distribution with a higher content of finer and coarser particles. Metallographic sections of deposited additively produced specimens show an increased hardness and reduced ductility, but also competitive densities and higher yield and ultimate tensile strength compared to cast material. The process chain shows high potential for the maritime sector to enable circular and sustainable manufacturing.

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Analyse und Nutzung von Aluminium-Bronze-Schleifstaub für das Laser-Pulver-Auftragsschweißen

2022-12 , Müller, Vinzenz , Marko, Angelina , Kruse, Tobias , Biegler, Max , Rethmeier, Michael

Die additive Fertigung verspricht ein großes Potenzial für den maritimen Sektor. Insbesondere Directed Energy Deposition (DED) Verfahren bieten die Möglichkeit, großvolumige maritime Bauteile wie Propellernaben oder -schaufeln herzustellen. Bei der Nachbearbeitung solcher Bauteile fällt in der Regel eine große Menge an Schleifabfällen an. Ziel des vorgestellten Projekts ist die Entwicklung einer nachhaltigen zirkulären AM-Prozesskette für maritime Komponenten auf Basis von Aluminiumbronze-Schleifresten. Dazu soll das Material wiederaufbereitet und anschließend als Rohmaterial für die Herstellung von Schiffspropellern im Laser-Pulver DED-Verfahren verwendet werden. In der vorliegenden Arbeit werden Schleifabfälle mittels dynamischer Bildanalyse untersucht und mit kommerziellem DED-Pulver verglichen. Anschließend werden Probengeometrien aus Schleifstaub gefertigt und durch metallographische Schliffe und REM/EDX analysiert.

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