Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Statistische Analyse der Schweißraupengeometrie von Ti6Al4V beim Laserbeschichten
    ( 2017)
    Marko, Angelina
    ;
    Graf, Benjamin
    ;
    Rethmeier, Michael
    Die Bedeutung des Laser-Pulver-Auftragsschweiß-Prozesses hat in den letzten Jahren enorm zugenommen, da er vielfältig eingesetzt werden kann. Ein Beispiel hierfür ist die Reparatur von Turbinenschaufeln. Um eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit hierbei zu gewährleisten, ist eine Anpassung der Schweißraupengeometrie an die jeweilige Reparaturaufgabe notwendig. Die Schweißraupengeometrie beeinflusst die metallurgische Verbindung und den Grad der Aufmischung sowie eventuelle Anbindungsfehler. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Effekte der unterschiedlichen Parameter auf die Spurgeometrie zu kennen. Ein bewährtes Werkzeug hierfür ist die statistische Versuchsplanung (DoE). Hierbei kann der Nutzer jedoch zwischen einer Vielzahl von Versuchsplänen wählen. Es wird davon ausgegangen, dass bei größeren Versuchsräumen ein höherer Informationsgewinn erfolgt. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit ein vollfaktorieller Versuchsplan, der in fünf Stufen variiert wird, mit einem zentral zusammengesetzten Versuchsplan (CCD) verglichen. Außerdem werden Grenzen des Prozesses aufgezeigt und der Versuchsraum entsprechend durch Eingrenzungen angepasst. Die Ergbnisse zeigen, dass sowohl der vollfaktorielle Versuchsplan als auch der zentral zusammengesetzte Versuchsplan die wichtigsten Effekte aufzeigt. Lediglich die Effektstärke kann durch den CCD-Versuchsplan nicht eindeutig bestimmt werden. Für den industriellen Einsatz wird daher unter Berücksichtigung der Kosteneffizienz der Einsatz eines CCD-Versuchsplanes empfohlen.
  • Publication
    Application of D-optimum experimental designs in consideration of restrictions for laser metal deposition
    ( 2017)
    Marko, Angelina
    ;
    Graf, Benjamin
    ;
    Gook, Sergej
    ;
    Rethmeier, Michael
    The process of laser metal deposition can be applied in many ways. Mostly, it is relevant to coating, for repair welding and for additive manufacturing. To increase the effectiveness and the productiveness, a good process understanding is necessary. Statistical test planning is effectual and often used for this purpose. For financial and temporal reasons, a restriction of the test space is reasonable. In this case, it is recommended to use a D-optimal experimental design which is practically applied to extend existing test plans or if process limits are known. This paper investigates the applicability of a D-optimum experimental design for the laser metal deposition. The results are compared to the current results of a full factorial test plan. Known restrictions are used for the limitation of the test space. Ti6Al4 is utilized as substrate material and powder. Comparable results of the D-optimal experimental design and of the full factorial test plan can be demonstrated. However, 80 % of time can be saved by the experimental procedure. For this reason, the application of D-optimal experimental design for laser metal deposition is recommend.