Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

Filters

5
Reset filters

Settings
Now showing 1 - 5 of 5
No Thumbnail Available
Publication

Einfluss des Post-Processings auf laserstrahlgeschmolzene Bauteile am Beispiel von ß-Titanlegierungen

2021 , Gerlitzky, Georg

Additive Fertigungsverfahren wie das Laserstrahlschmelzen gewinnen bei der Fertigung von individualisierten Produkten immer mehr an Bedeutung. Dass liegt vor allem an der hohen geometrischen Gestaltungsfreiheit des Verfahrens und der guten Werkstoffausnutzung, die vor allem bei teuren Hochleistungswerkstoffen von Vorteil ist. Dem Durchbruch des Laserstrahlschmelzens für diese Werkstoffe stehen allerdings Probleme, wie geringe Produktivität und die mangelnde Integration in produktive Prozessketten gegenüber. Damit einhergehend besteht Forschungsbedarf hinsichtlich des Einflusses von Post-Prozessen, wie Wärmebehandlung und Nachbearbeitung, auf die Eigenschaften der laserstrahlgeschmolzenen Bauteile. In dieser Arbeit werden am Beispiel des Werkstoffs Ti 5553 zunächst Prozessgrundparameter zur Qualifizierung des Werkstoffs für das Laserstrahlschmelzen untersucht. Anschließend werden die Einflüsse der Wärmebehandlung und der Nachbearbeitung auf die Bauteileigenschaften quantifiziert. Abschließend werden Wechselwirkungen zwischen den Post-Prozessen aufgezeigt und Versagensmechanismen auf Basis der Belastungsarten charakterisiert. Die erarbeiteten technologischen Grundlagen können bei der anforderungsgerechten Auslegung von Prozessketten für das Laserstrahlschmelzen behilflich sein und somit breitere Anwendungsfelder für das Verfahren erschließen.

View
No Thumbnail Available
Publication

Einflussfaktoren der Reinigung mit flüssigem Kohlendioxid auf fertigungsrelevante Materialeigenschaften medizintechnischer Kunststoffe

2017 , Mankiewicz, Johannes

Durch seine chemischen und physikalischen Vorteile hat sich Kohlendioxid in der Verfahrens- und Produktionstechnik in verschiedenen Anwendungen etabliert. Der reinigungstechnische Einsatz ist aktuell noch auf das Trockeneis- und CO2-Schneestrahlen beschränkt. Bei der Imprägnierung und Färbung von Kunststoffen gehört es zum etablierten Stand der Technik. Die Anwendung der flüssigen Phase des Kohlendioxids für die Lösemittelreinigung hat sich in der industriellen Praxis noch nicht durchsetzen können. Vor diesem Hintergrund besteht ein besonderes Potential der Technologie für medizintechnische Produktionsprozesse zur rückstandsfreien Reinigung von Kunststoffen, ohne eine anschließende Trocknung. Die vorliegende Arbeit fokussiert sich auf die Erarbeitung von Erkenntnissen zum Einfluss der Reinigung mit flüssigem Kohlendioxid auf die konstruktions- und fertigungstechnischen Materialeigenschaften von medizintechnischen Kunststoffen. Dazu werden aus der Gruppe der Elastomere sowie der amorphen und teilkristallinen Thermoplaste Kunststoffe im Rahmen des entwickelten Versuchsprogramms zum Einfluss der Reinigungszeit sowie der Parametrisierung des Übergangs zwischen Prozess- und Umgebungsbedingungen untersucht. Dies erlaubt die Beschreibung signifikanter Eigenschaftsänderungen der Materialien hinsichtlich der Gravimetrie, Geometrie, Zugfestigkeit, Oberflächenhärte und Quellung. Die dadurch erlangten Erkenntnisse erweitern das Prozessverständnis zur reinigungstechnischen Anwendung von flüssigem Kohlendioxid und erlauben die Ableitung von grundsätzlichen Anwendungshinweisen für den angestrebten Einsatz in der Praxis.

View
No Thumbnail Available
Publication

Einsatzverhalten keramischer Fräswerkzeuge bei der Zerspanung von glas- und kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen

2020 , Stawiszynski, Bartek

Durch die Forderungen der Anwendung alternativer Antriebe beziehungsweise energieeffizienter Leichtbaustrukturen sind moderne Hochleistungswerkstoffe wie Faserverbundkunststoffe (FVK) verstärkt in den Fokus gerückt. Diese Materialien bestehen aus Verstärkungsfasern, wie beispielsweise Kohlenstoff- oder Glasfasern, die in einer Kunststoffmatrix gebunden sind. Durch das ungünstige Verschleißprofil von Hartmetallwerkzeugen kommt es zu signifikanten Qualitätsminderungen an den gefertigten Bauteilen, die nur durch manuelle Nacharbeit kompensiert werden können. Hierdurch sinkt die Produktivität. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung des Potentials des Schneidstoffs Siliziumnitrid beim Umrisskantenfräsen von glas- und kohlefaserverstärkten Kunststoffen, die in den Bereichen Automotive, Aerospace und Energy zunehmend Anwendung finden. Spezifische Siliziumnitrid-Schneidstoffe werden systematisch hinsichtlich der Ausbildung mikro- und makrogeometrischer Werkzeuggeometrien, der Wechselwirkung mit CVD-Diamantbeschichtung und dem daraus resultieren Verschleißverhalten analysiert. Ferner wird das prozess- und verschleißbedingte Einsatzverhalten der entwickelten Vollkeramikfräswerkzeuge sowie die resultierenden Umrisskantenqualitäten bei den verwendeten FVK-Bauteilen im Automotivebereich bewertet.

View
No Thumbnail Available
Publication

Steigerung des Formänderungsvermögens der Magnesiumlegierung AZ31 bei Raumtemperatur unter Nutzung der elektro-magnetischen Umformung

2017 , Prasol, Lukas

Das geringe Formänderungsvermögen der Magnesiumlegierung AZ31 in konventionellen Blechumformprozessen bei Raumtemperatur limitiert den Einsatz in industriellen Anwendungen. Das elektro-magnetische Blechumformen hat eine Steigerung des Formänderungsvermögens der Magnesiumlegierung AZ31 bei Raumtemperatur zur Folge. Inhalt dieser Arbeit ist eine systematische Untersuchung des Formänderungsvermögens der Magnesiumlegierung AZ31 bei elektro-magnetischer Blechumformung und Raumtemperatur. Durch die Entwicklung eines FE-Simulationsmodells unter Integration eines formänderungsgeschwindigkeitsangepassten Werkstoffmodells ist eine Untersuchung der maßgeblichen, das Formänderungsvermögen beeinflussenden Effekte der Magnesiumlegierung AZ31 bei elektro-magnetischer Blechumformung realisierbar. Das Formänderungsvermögen wird experimentell im Belastungszustand der ebenen Dehnung und bei bi-axialer Streckziehbelastung ermittelt. Die prozessbedingte Joulesche Erwärmung des Werkstücks sowie die hohe Formänderungsgeschwindigkeit bewirken eine Steigerung des Formänderungsvermögens der Magnesiumlegierung AZ31 bei Raumtemperatur im Vergleich zu konventionellen Blechumformprozessen.

View
No Thumbnail Available
Publication

Liquid Metal Embrittlement of Advanced High Strength Steels during Resistance Spot Welding

2019 , Frei, Julian

Neue Stahlwerkstoffe mit verbesserten Materialeigenschaften stellen die etablierten Schweißverfahren vor neue Herausforderungen. Während des Widerstandspunktschweißens hochfester Stähle wird teilweise flüssigmetallinduzierte Rissbildung (liquid metal embrittlement) beobachtet. Eine qualitativ hochwertige, rissfreie Punktschweißverbindung liegt im Interesse der gesamten metallverarbeitenden Industrie. Vor allem jedoch in Bereichen hochbeanspruchter bzw. sicherheitsrelevanter Bauteile und Konstruktionen wie zum Beispiel Automobilkarosserien wird hierauf besonderen Wert gelegt. Das Phänomen liquid metal embrittlement (LME) bietet ein weites Spektrum an Fragestellungen aus der Ingenieurs- bzw. der Forscherperspektive. Es handelt sich dabei um ein komplexes Zusammenwirken verschiedener Prozesse, deren Kombination letztendlich zur Rissentstehung führt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, anwendungsrelevante Einflussfaktoren zu untersuchen, um einerseits das Prozessverständnis zu verbessern, und andererseits potentielle Abhilfemaßnahmen aufzuzeigen.

View