Vorlesung 4

Vorteile

• Erhöhte Baugeschwindigkeit

• Parallele Produktion des gleichen Bauteils

• Herstellung von größeren Bauteilen

Nachteile

• Höhere Investitionskosten und erhöhter Maschinenstundensatz

• Ungleiche Verteilung der Arbeitslast der Scanköpfe bei ungleicher Geometrieverteilung innerhalb einer Schicht

• More overlap = increasing productivity on specific area

• Less overlap = greater area for each laser specifically useful for larger parts

Vorteile

• Erhöhte Flexibilität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz • Unabhängiges Pulverbeschichtungssystem

• On-the-fly-Fertigung von großen Teilen mit lokaler Schutzgasführung

Nachteile

• Höhere Investitionskosten und erhöhter Maschinenstundensatz

• Hohe Materialkosten

• Nachbearbeitungsbedarf

• Herausforderungen hinsichtlich Homogenität der Materialeigenschaften

• morphology

• Fließbarkeit

• Schüttdichte

• Feuchtigkeit

• Porosität

Die Marangoni-Konvektion entsteht durch Gradienten der Oberflächenspannung im Schmelzbad. Da die Oberflächenspannung in den meisten technisch relevanten Legierungen mit steigender Temperatur abnimmt, wirkt ein negativer Gradient: von der heißen Schmelzbadmitte nach außen zum kühleren Rand. Dieser Gradient treibt einen Materialfluss von innen nach außen an. Am Schmelzbadrand sinkt die Schmelze infolge der Strömungsbewegung nach unten und steigt in der Mitte, wo sich die Ströme treffen, wieder auf. Es entsteht somit eine charakteristische Strömung, die wesentlich zum Wärmetransport, zur Durchmischung und zur Stabilisierung des Schmelzbades beiträgt.

Während des PBF-LB/M-Prozesses entstehen infolge der hohen Temperaturgradienten und der schnellen Abkühlraten erhebliche thermische Spannungen im Bauteil. Diese Eigenspannungen können sich beim Aufheizen (Ausdehnung des Materials) und Abkühlen (Schrumpfung des Materials) ungleichmäßig aufbauen. Werden die Spannungen im Material größer als dessen Festigkeit oder größer als die Haftung zwischen den Schichten, kommt es zu Verzug, Delamination oder im Extremfall zur Rissbildung.

1. CAD: Gestaltung des Bauteils

2. Tesselierter Export: Export der Datei als Polygonnetz

3. Nesting and Orientierung: Ausrichtung und Positionierung der Bauteile auf der Bauplattform

4. Stützstrukturgenerierung: Erzeugung von Stützstrukturen(sofern notwendig)

5. Slicing: Aufteilen des Baujobs in die zu fertigenden Schichten

6. Scanfeldzuweisung: Definition verschiedener Scanfelder für die Zuordnung geeigneter Scanstrategien

7. Umsetzung von Vektoren: Definition der Vektoren und der zugehörigen Verfahrensparameter für die Belichtung

• Überhänge

• min Wandstärke

• Oberflächenrauheit

• Detail Auflösung

• min Lücke

• Möglichkeit Powder zu entfernen

Das AM part design ist ein Kompromiss zwischen Funktionalität und wirtschaftlichkeit

• industrial automation

• process automation

• robot automation

• AI and machine learning

• Wasserverdüsung: wirschaftliche Methode

• Gasverdüsung: teure Methode

• Plasmaverdüsung: teure Methode —> höchste Reinheit

• Spannungen durch Schrumpfung und Abkühlung reduziert

• Erstarrung gleichmäßiger

• Zweiphasenregion mechanisch stabiler

—> Dadurch sinkt die GEfahr, dass Flüssigkeitsfilme zwischen den Dendriten abreißen und damit das Riskio für die Heißrissbildung

Ausblidung von diskontinuierlichen und unterbrochenen Schmelzspuren, die aufgrund schlechter Bentzbarkeit der vorhergehenden Schicht und der Kapillarinstabitlität entstehen.

• Verwendung von DIodenlasern (kostengünstig)

• einfaches Hichsdkallieren der Produktivität (höhere Anzahl von Laserpunkten)

• einfaches Upscaling in Baugröße