Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Characterization of Ti-6Al-4V Fabricated by Multilayer Laser Powder-Based Directed Energy Deposition
    ( 2022)
    Ávila Calderón, Luis Alexander
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    Graf, Benjamin
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    Rehmer, Birgit
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    Petrat, Torsten
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    Skrotzki, Birgit
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    Rethmeier, Michael
    Laser powder-based directed energy deposition (DED-L) is increasingly being used in additive manufacturing (AM). As AM technology, DED-L must consider specific challenges. It must achieve uniform volume growth over hundreds of layers and avoid heat buildup of the deposited material. Herein, Ti-6Al-4V is fabricated using an approach that addresses these challenges and is relevant in terms of transferability to DED-L applications in AM. The assessment of the obtained properties and the discussion of their relationship to the process conditions and resulting microstructure are presented. The quality of the manufacturing process is proven in terms of the reproducibility of properties between individual blanks and with respect to the building height. The characterization demonstrates that excellent mechanical properties are achieved at room temperature and at 400 C.
  • Publication
    Porosity of LMD manufactured parts analyzed by Archmimedes method and CT
    ( 2018)
    Marko, Angelina
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    Raute, Julius
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    Linaschke, Dorit
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    Graf, Benjamin
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    Rethmeier, Michael
    Pores in additive manufactured metal parts occur due to different reasons and affect the part quality negatively. Few investigations on the origins of porosity are available, especially for Ni-based super alloys. This paper presents a new study to examine the influence of common processing parameters on the formation of pores in parts built by laser metal deposition using Inconel 718 powder. Further, a comparison between the computed tomography (CT) and the Archimedes method was made. The investigation shows that CT is able to identify different kinds of pores and to give further information about their distribution. The identification of some pores as well as their shape can be dependent on the parameter setting of the analysis tool. Due to limited measurement resolution, CT is not able to identify correctly pores with diameters smaller than 0.1 mm, which leads to a false decrease in overall porosity. The applied Archimedes method is unable to differentiate between gas porosity and other kinds of holes like internal cracks or lack of fusion, but it delivered a proper value for overall porosity. The method was able to provide suitable data for the statistical evaluation with design of experiments, which revealed significant parameters on the formation of pores in LMD.
  • Publication
    Statistische Analyse der Schweißraupengeometrie von Ti6Al4V beim Laserbeschichten
    ( 2017)
    Marko, Angelina
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    Graf, Benjamin
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    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.