In der laseradditiven Fertigung stellen fehlende Vorgaben für die Qualität des Metallpulvers und mangelnde Kenntnisse über den Einfluss der Pulvereigenschaften auf die Qualitätsmerkmale der Bauteile besondere Herausforderungen dar, die die Etablierung der Technologie als (Serien-)Produktionsverfahren erschweren. Gegenstand dieser Dissertation sind grundlegende Untersuchungen zum Werkstoff- und Prozessverhalten von Metallpulvern in der laseradditiven Fertigung. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden Anforderungen an das Eigenschaftsprofil eines Pulverwerkstoffs für die laseradditive Fertigung formuliert, die zum Zwecke der Qualitätssicherung zu prüfenden Pulvereigenschaften vorgeschlagen und Handlungsempfehlungen zum Transport, zur Lagerung und zum Recycling abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-07-02
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In der laseradditiven Fertigung stellen fehlende Vorgaben für die Qualität des Metallpulvers und mangelnde Kenntnisse über den Einfluss der Pulvereigenschaften auf die Qualitätsmerkmale der Bauteile besondere Herausforderungen dar, die die Etablierung der Technologie als (Serien-)Produktionsverfahren erschweren. Gegenstand dieser Dissertation sind grundlegende Untersuchungen zum Werkstoff- und Prozessverhalten von Metallpulvern in der laseradditiven Fertigung. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden Anforderungen an das Eigenschaftsprofil eines Pulverwerkstoffs für die laseradditive Fertigung formuliert, die zum Zwecke der Qualitätssicherung zu prüfenden Pulvereigenschaften vorgeschlagen und Handlungsempfehlungen zum Transport, zur Lagerung und zum Recycling abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-07-02
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In der laseradditiven Fertigung stellen fehlende Vorgaben für die Qualität des Metallpulvers und mangelnde Kenntnisse über den Einfluss der Pulvereigenschaften auf die Qualitätsmerkmale der Bauteile besondere Herausforderungen dar, die die Etablierung der Technologie als (Serien-)Produktionsverfahren erschweren. Gegenstand dieser Dissertation sind grundlegende Untersuchungen zum Werkstoff- und Prozessverhalten von Metallpulvern in der laseradditiven Fertigung. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden Anforderungen an das Eigenschaftsprofil eines Pulverwerkstoffs für die laseradditive Fertigung formuliert, die zum Zwecke der Qualitätssicherung zu prüfenden Pulvereigenschaften vorgeschlagen und Handlungsempfehlungen zum Transport, zur Lagerung und zum Recycling abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Analyse der Geometrie und Stabilität der Kapillare beim Laserstrahltiefschweißen mittels reduzierter Modelle
Aktualisiert: 2023-06-22
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Analyse der Geometrie und Stabilität der Kapillare beim Laserstrahltiefschweißen mittels reduzierter Modelle
Aktualisiert: 2023-06-22
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Analyse der Geometrie und Stabilität der Kapillare beim Laserstrahltiefschweißen mittels reduzierter Modelle
Aktualisiert: 2023-06-22
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In der laseradditiven Fertigung stellen fehlende Vorgaben für die Qualität des Metallpulvers und mangelnde Kenntnisse über den Einfluss der Pulvereigenschaften auf die Qualitätsmerkmale der Bauteile besondere Herausforderungen dar, die die Etablierung der Technologie als (Serien-)Produktionsverfahren erschweren. Gegenstand dieser Dissertation sind grundlegende Untersuchungen zum Werkstoff- und Prozessverhalten von Metallpulvern in der laseradditiven Fertigung. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden Anforderungen an das Eigenschaftsprofil eines Pulverwerkstoffs für die laseradditive Fertigung formuliert, die zum Zwecke der Qualitätssicherung zu prüfenden Pulvereigenschaften vorgeschlagen und Handlungsempfehlungen zum Transport, zur Lagerung und zum Recycling abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-06-13
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In der laseradditiven Fertigung stellen fehlende Vorgaben für die Qualität des Metallpulvers und mangelnde Kenntnisse über den Einfluss der Pulvereigenschaften auf die Qualitätsmerkmale der Bauteile besondere Herausforderungen dar, die die Etablierung der Technologie als (Serien-)Produktionsverfahren erschweren. Gegenstand dieser Dissertation sind grundlegende Untersuchungen zum Werkstoff- und Prozessverhalten von Metallpulvern in der laseradditiven Fertigung. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden Anforderungen an das Eigenschaftsprofil eines Pulverwerkstoffs für die laseradditive Fertigung formuliert, die zum Zwecke der Qualitätssicherung zu prüfenden Pulvereigenschaften vorgeschlagen und Handlungsempfehlungen zum Transport, zur Lagerung und zum Recycling abgeleitet.
Aktualisiert: 2023-06-12
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Das Verhältnis zwischen Eigenschaften kleiner, geometrisch primitiver Laborproben und den Eigenschaften realer, geometrisch komplexer Werkstücke bei der Fertigung mittels pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzens (L-PBF) ist bis heute nicht geklärt. Hier knüpft die vorliegende Arbeit an. Sie untersucht die prozess- und geometrieinduzierte Wärmeakkumulation beim L PBF experimentell am Beispiel einer austenitischen Stahllegierung.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Additive Fertigungsverfahren wie das Laserstrahlschmelzen können einen wichtigen Beitrag zur Herstellung von individualisierten Produkten aus Hochleistungswerkstoffen in der Produktion liefern. Allerdings besteht bezüglich der Integration Additiver Fertigungsverfahren in effiziente Prozessketten noch Forschungsbedarf. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit das Laserstrahlschmelzen in Kombination mit anschließenden Post-Prozessen untersucht.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Diese Arbeit verfolgt einen ganzheitlichen Ansatz für die methodische Qualifizierung von Werkstoffen für das Laserstrahlschmelzen am Beispiel von Wolframkarbid-Kobalt WCCo 83/17. Mit der Entwicklung einer Untersuchungssystematik auf der Basis von statistischen Versuchsmethoden wird die Grundlage für umfassende Analysen von verschiedenen Prozessparametern beim Laserstrahlschmelzprozess und deren Auswirkungen auf das Arbeitsergebnis bereitgestellt. Die Vorgehensweise zur Werkstoffqualifizierung lässt sich ebenfalls auf die Entwicklung neuer Werkstoffe für das Laserstrahlschmelzen anwenden.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Additive Fertigungsverfahren, wie das Laserstrahlschmelzen von Metallen, werden immer erfolgreicher, da sich komplette und komplexe Bauteile direkt auf der Basis von CAD-Dateien fertigen lassen. Allerdings können bei diesem Verfahren aufgrund von Prozessschwankungen bei der lagenweisen Fertigung unbemerkt Fehler auftreten, die zu einer erhöhten Rauheit und Porosität führen. In dieser Arbeit wird untersucht, wie die Laser-Speckle-Photometrie (LSP) zur zerstörungsfreien Detektion dieser Defekte genutzt werden kann. Dazu werden die Speckle-Muster analysiert, die beim Laserstahlschmelzen von der optisch rauen Oberfläche infolge der Reflektion von kohärentem Licht hervorgerufen
werden. Die durch thermisch induzierte Verformungen des Materials entstehenden charakteristische Speckle-Änderungen geben dabei Rückschlüsse über die veränderte Rauheit und Porosität.
Aktualisiert: 2023-03-23
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Das Verhältnis zwischen Eigenschaften kleiner, geometrisch primitiver Laborproben und den Eigenschaften realer, geometrisch komplexer Werkstücke bei der Fertigung mittels pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzens (L-PBF) ist bis heute nicht geklärt. Hier knüpft die vorliegende Arbeit an. Sie untersucht die prozess- und geometrieinduzierte Wärmeakkumulation beim L PBF experimentell am Beispiel einer austenitischen Stahllegierung.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Die 3D-Gestaltungsfreiheit der Additiven Fertigung kann auch im Elektromaschinenbau vorteilhaft zur Funktionsintegration oder zur Erhöhung des Leichtbaugrads genutzt werden. Dies wird in der vorliegenden Dissertation am Beispiel von Rotoren permanentmagneterregter Synchronmaschinen erforscht. Da im Fall massiver Rotoren insbesondere im Bereich der Rotoroberfläche Wirbelstromverluste zu erwarten sind, wird zunächst der Ansatz diskutiert, ebendiese Wirbelstromeffekte durch gezieltes Schraffieren der Rotoroberfläche zu unterdrücken. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Gestaltung des Rotors für die Additive Fertigung, wobei insbesondere der weichmagnetische Rotorteil so gestaltet wird, dass eine Schrägungswirkung erzielt wird und gleichzeitig die Magnettaschen axial gerade verbleiben. Die Auswirkung dieser Art der Schrägung wird dabei ausführlich diskutiert und die Erkenntnisse messtechnisch validiert, um daraus letztlich Handlungsempfehlungen zur vorteilhaften Gestaltung von additiv gefertigten Rotoren abzuleiten.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Die 3D-Gestaltungsfreiheit der Additiven Fertigung kann auch im Elektromaschinenbau vorteilhaft zur Funktionsintegration oder zur Erhöhung des Leichtbaugrads genutzt werden. Dies wird in der vorliegenden Dissertation am Beispiel von Rotoren permanentmagneterregter Synchronmaschinen erforscht. Da im Fall massiver Rotoren insbesondere im Bereich der Rotoroberfläche Wirbelstromverluste zu erwarten sind, wird zunächst der Ansatz diskutiert, ebendiese Wirbelstromeffekte durch gezieltes Schraffieren der Rotoroberfläche zu unterdrücken. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Gestaltung des Rotors für die Additive Fertigung, wobei insbesondere der weichmagnetische Rotorteil so gestaltet wird, dass eine Schrägungswirkung erzielt wird und gleichzeitig die Magnettaschen axial gerade verbleiben. Die Auswirkung dieser Art der Schrägung wird dabei ausführlich diskutiert und die Erkenntnisse messtechnisch validiert, um daraus letztlich Handlungsempfehlungen zur vorteilhaften Gestaltung von additiv gefertigten Rotoren abzuleiten.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Das selektive Laserstrahlschmelzen von Kunststoffen ermöglicht durch das inkrementelle Zusammenfügen einzelner im Pulver belichteter Linien und Schichten die werkzeuglose Fertigung von komplexen dreidimensionalen Strukturen. Beginnend bei der Fertigung von Prototypen hat sich der additive Fertigungsprozess zu einem industriellen Fertigungsverfahren für individualisierte Bauteile entwickelt.
Für den technischen und serienmäßigen Einsatz von LS Bauteilen ist ein hoher Grad an Maß- und Formhaltigkeit sowie Reproduzierbarkeit erforderlich. Aus diesem Grund wird im Rahmen dieser Arbeit die grundlegende linien- und schichtweise Dimensionsentstehung beim selektiven Laserstrahlschmelzen von Polyamid 12 an speziellen Probekörpern belichtungskonform auf mikroskopischer und makroskopischer Ebene untersucht. Hierzu werden vorab wichtige Einflussfaktoren auf die resultierenden Bauteildimensionen analysiert und nachfolgend konstant gehalten.
Der aufgestellten Theorie folgend ergibt sich durch den inkrementellen Energieeintrag eine von der Linien- und Schichtzahl abhängige Dimensionsentstehung. Insbesondere für kleine Strukturen konnten die Einzelanteile, welche zur Maßabweichung beitragen, identifiziert werden und einzelne sich gegenseitig kompensierende Effekte auf die resultierenden Bauteilmaße herausgearbeitet werden. Zudem wird eine Möglichkeit zur Quantifizierung der prozesstypischen Formabweichung vorgestellt und der sich an der Bauteiloberseite ergebende Meniskus in Abhängigkeit der aufbauenden Inkremente ausgewertet und eine Theorie zur Entstehung vorgestellt.
Aktualisiert: 2021-12-31
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Additive Fertigungsverfahren wie das Laserstrahlschmelzen können einen wichtigen Beitrag zur Herstellung von individualisierten Produkten aus Hochleistungswerkstoffen in der Produktion liefern. Allerdings besteht bezüglich der Integration Additiver Fertigungsverfahren in effiziente Prozessketten noch Forschungsbedarf. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit das Laserstrahlschmelzen in Kombination mit anschließenden Post-Prozessen untersucht.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Das selektive Laserstrahlschmelzen gehört zu den additiven Fertigungsverfahren und ist in die Gruppe der Urformverfahren einzuordnen. Die additiven Fertigungsverfahren bieten im Vergleich zu konventionellen Methoden einzigartige Möglichkeiten in der Herstellung komplexer, dreidimensionaler Bauteile. Durch den schichtweisen Aufbau der Bauteile ist eine endkonturnahe Fertigung in einem Fertigungsschritt möglich, womit eine aufwendige, mechanische Nachbearbeitung entfällt. Gleichzeitig ergeben sich weitere Vorteile hinsichtlich Leichtbaukonstruktion, Funktionsintegration oder einem hohen Grad an Materialausnutzung. Die laserstrahlgeschmolzenen Werkstoffstrukturen metallischer Werkstoffe und damit ihre mechanischen Eigenschaften können mit einer nachfolgenden Wärmebehandlung, wie z. B. dem Spannungsarmglühen, dem Härten und Anlassen von Stählen oder dem Ausscheidungshärten von Aluminiumlegierungen, gezielt beeinflusst werden. Allgemeine Richtlinien, speziell für die Wärmebehandlung laserstrahlgeschmolzener, metallischer Bauteile, existieren bislang nicht oder werden aus dem Stand der Technik für den konventionell hergestellten Werkstoff abgeleitet. Das Gefüge von laserstrahlgeschmolzenem Werkstoff unterscheidet sich jedoch deutlich von konventionell hergestelltem Material. Dies wiederum hat einen signifikanten Einfluss auf den Erfolg einer Wärmebehandlung. Für additiv gefertigte Bauteile aus der Aluminiumgusslegierung AlSi10Mg und dem ausscheidungshärtenden Stahl X5CrNiCuNb16-4 wurden in der vorliegenden Arbeit mit Hilfe systematischer Experimente spezifische, auf das laserstrahlgeschmolzene Gefüge zugeschnittene Wärmebehandlungsparameter entwickelt.
Aktualisiert: 2021-04-22
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Analyse der Geometrie und Stabilität der Kapillare beim Laserstrahltiefschweißen mittels reduzierter Modelle
Aktualisiert: 2023-01-25
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In vorliegender Arbeit wird erörtert, wie sich die Reproduzierbarkeit des Laserstrahlschmelzprozesses (L-PBF) bei einer Simulation einer automobilen Serienproduktion verhält. Auf Basis der Reproduzierbarkeitsuntersuchungen werden Ursache-Wirkungsbeziehungen mit starker Auswirkung identifiziert. In Form von Konzeptstudien werden Möglichkeiten zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit erprobt. Die Arbeit trägt somit zur Industrialisierung des Laserstrahlschmelzens in der automobilen Serienproduktion bei.
Aktualisiert: 2021-07-10
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