Diese Arbeit dient der Evaluierung von Einflussfaktoren der additiven Fertigung auf das lokale Gefüge sowie die Kavitationserosionsbeständigkeit des korrosionsbeständigen austenitischen Stahls 316L. Dazu wird die Mikrostruktur-Eigenschaftskorrelation von mittels Selektivem Laserschmelzen (SLM) und Generativem Laserauftragschweißen (LMD) gefertigten Gefügen näher beleuchtet. Die Beurteilung der Kavitationserosionsbeständigkeit erfolgt basierend auf der Beobachtung des erosiven Schadensbildes, der numerisch gestützten und experimentellen Erhebung der plastischen Verformung, der Ausbildung von Eigenspannungen sowie anhand des erosiven Masseverlustes während der Ultraschallkavitationsprüfung. Ausgehend von den Ergebnissen ist ein potenzieller Einsatz mittels SLM sowie LMD hergestellter Komponenten in kavitationsbeanspruchten Umgebungen hinsichtlich der lokalen Gefügeeigenschaften ohne signifikante Leistungseinbußen möglich, sofern eine vorherige Optimierung der Oberflächenrauheit erfolgt.
Aktualisiert: 2023-02-16
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Ein effizienter Ressourceneinsatz hat vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung und steigendem Bedarf nach Konsumgütern in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dies erfordert nachhaltigere und flexiblere industrielle Produktionsprozesse. Eine Strategie, um diesen Herausforderungen zu begegnen, ist der Einsatz neuartiger Fertigungsprozesse wie der additiven Fertigung. Die additive Fertigung bietet ein enormes Potential zur Flexibilisierung und Individualisierung von Produkten mit gesteigertem Mehrwert. Diese ist nach heutigem Stand allerdings mit langen Fertigungszeiten und geringerer Produktivität bei hohen Stückzahlen im Vergleich zu konventionellen Verfahren wie dem Umformen verbunden. Die Kombination der additiven Fertigung mit der Umformung zur Herstellung hybrider Bauteile bietet die Möglichkeit, die spezifischen Vorteile beider Technologien auszuschöpfen. Das im Rahmen der Arbeit verfolgte Ziel ist es daher, ein grundlegendes Verständnis über die Umformbarkeit hybrider Bauteile zu erhalten. Den Ausgangspunkt der Untersuchungen bildet die systematische Analyse von Einflussgrößen bei der Herstellung additiv gefertigter Strukturen auf einem Blechgrundkörper durch pulverbettbasiertes Schmelzen mittels Laser (PBF-LB/M). Die hybriden Bauteile werden anschließend hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften und Gefüge charakterisiert. Die Umformbarkeit wird mittels freiem Biegen bewertet. Dadurch ist es möglich, die Formgebung anhand von Geometrie, Formänderungsverteilung, Materialfluss und Spannungszustand zu analysieren. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend auf ein Demonstratorbauteil übertragen und die Identifikation von Potentialen für eine industrielle Anwendung vorgenommen.
Aktualisiert: 2022-05-05
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Für die Realisierung von individuellen Produkten ist unter Berücksichtigung der Herausforderungen heutiger Generationen eine kosten-, zeit- und ressourceneffiziente Fertigung unverzichtbar. Als möglicher Fertigungsansatz mit hohem Individualisierungspotenzial wurde im Rahmen dieser Arbeit die konventionelle Additive Fertigung herausgearbeitet, welche jedoch durch hohe Fertigungszeiten und limitierte Ressourceneffizienz charakterisiert ist. Zur Erfüllung aller Herausforderungen wird eine kombinierte Prozesskette aus Umformen mit nachfolgender additiver Fertigung und abschließender Wärmebehandlung zur Fertigung von Hybridbauteilen postuliert und untersucht. Wissenschaftlicher Anspruch dieser Arbeit ist in diesem Zusammenhang der Machbarkeitsnachweis, aber auch die grundlagenwissenschaftliche Erforschung dieser Prozesskette. Herangezogen werden dabei die additiven Fertigungsverfahren Laser- und Elektronenstrahlschmelzen und die umformenden Fertigungsverfahren Tiefziehen, superplastisches Umformen und Biegen für eine ausgewählte Titanlegierung.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Die „Grundlagenuntersuchungen zum selektiven Elektronenstrahlschmelzen von TiAl6V4“ thematisieren den Einfluss der Prozess-, Geometrie- und Scanparameter bei der additiven Fertigung mittels Elektronenstrahl.
Die Prozessparameter werden dabei systematisch variiert, um den Energieeintrag, abhängig von der Geometrie und Scanstrategie zu untersuchen. Für die Auswertung werden die Bauteildichte, die Legierungszusammensetzung, die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften der Proben bestimmt. Dabei kommt neben der metallographischen Untersuchung, die Prozessbeobachtung mit einer Hochgeschwindigkeitskamera zur Beobachtung des Schmelz¬vorganges zum Einsatz. Numerische Simulationen unterstützen die Auswertung der Interpretation und geben Aufschluss über die extrem schnellen Schmelz- und Erstarrungsprozesse.
Das gewonnene Prozessverständnis dient der Entwicklung von Prozessfenstern für die zuverlässige Herstellung von Bauteilen. Darüber hinaus werden Scanstrategien zur Einstellung der Bauteileigenschaften aufgezeigt.
Aktualisiert: 2020-01-08
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