Vorhersage von Verzügen für additiv gefertigte Metallbauteile

Der Markt für die additive Herstellung von Metallteilen wächst rasant. Auf diesem Markt führen pulverbettbasierte Fertigungsverfahren wie Laserstrahlschmelzen (LBM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM), wobei LBM im Bereich der Maschinenverkäufe und -vielfalt dominiert. Dennoch fehlt es bei den additiven Fertigungstechnologien noch an Prozesssicherheit, Simulationswerkzeuge für ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen verschiedener Prozessparameter sind somit erforderlich. Heutzutage werden oftmals aufwändige experimentelle Untersuchungen zur Verbesserung der Prozess- und Bauteilqualität hinsichtlich in den Bauteilen verbleibender Eigenspannungen und sich einstellender makroskopischer Verzüge eingesetzt. Um diese kosten- und zeitaufwändigen Untersuchungen zu umgehen, wurden die Simufact-Produkte Simufact.welding und Simufact Additive eingesetzt, um zum einen detaillierte Prozesssimulationen sowie zum anderen Simulationen des additiven Aufbaus ganzer Bauteile im Fertigungsprozess abzubilden. Dabei wurden auch die Vor- und Nachteile der eingesetzten Programme verglichen. Mit Simufact.welding konnte lediglich der Aufbau kleiner Bauteilabschnitte mittels einer thermo-mechanisch transienten Methode aufgrund sonst enormer Rechenzeiten simuliert werden. Mit Simufact Additive konnte hingegen der Aufbau eines kompletten Bauteils dargestellt werden, wobei die Temperaturhistorie durch die zugrundeliegende Inherent-Strain-Methode nicht berücksichtigt wird. Die Simulationswerte wurden mit Versuchsergebnissen abgeglichen und deren Übereinstimmung demonstriert.