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Lattice structure tensile specimen manufactured with laser melting (LM) process out of the material H13. Bildinformationen anzeigen
Industry partners of the DMRC. Bildinformationen anzeigen
Industry partners of the DMRC. Bildinformationen anzeigen
Quality control during a Laser Sinter (LS) build job by a researcher of the DMRC. Bildinformationen anzeigen
Fused Deposition Modeling (FDM) process during the manufacture of an Ultem 9085 part. Bildinformationen anzeigen
Additive manufactured reaction wheel bracket for telecomunication satellites. Bildinformationen anzeigen
Employees of the DMRC working with the "freeformer" from Arburg. Bildinformationen anzeigen
Tactile measurement of a SLM part with a Coordinatemeasuring machine (CMM). Bildinformationen anzeigen

Lattice structure tensile specimen manufactured with laser melting (LM) process out of the material H13.

Industry partners of the DMRC.

Industry partners of the DMRC.

Quality control during a Laser Sinter (LS) build job by a researcher of the DMRC.

Fused Deposition Modeling (FDM) process during the manufacture of an Ultem 9085 part.

Additive manufactured reaction wheel bracket for telecomunication satellites.

Employees of the DMRC working with the "freeformer" from Arburg.

Tactile measurement of a SLM part with a Coordinatemeasuring machine (CMM).

Erweiterte Material- und Bauteileigenschaften beim Lasersintern – Reduzierte Auffrischraten und Analyse des Abkühlprozesses

Durch die Verwendung des recycling-optimierten Materials PA 2221 ist es möglich, Altpulver mit nur noch 30 % Neupulver aufzufrischen. Im Vergleich zu dem Standardmaterial PA 2200 (Auffrischrate 50 %) ist es dadurch möglich, bei gleichbleibenden Bauteilqualitäten den Materialverbrauch sowie Abfall signifikant zu reduzieren. Dadurch kann die Kosteneffizienz des Lasersinter-Prozesses erhöht werden. In diesem Projekt wird die Materialalterung (Einfluss der Temperatur während des Bauprozesses) z. B. anhand der Schmelzefließrate (MVR) und der DSC-Analyse untersucht. Die Experimente werden entlang einer Testserie mit fortschreitenden Bau- und Auffrischzyklen durchgeführt, wobei definierte Alterungszustände eingestellt werden.
Sobald das Alterungsverhalten des Materials PA 2221 ausreichend charakterisiert ist, werden erweiterte Materialeigenschaften ermittelt, z. B. temperaturabhängige mechanische Eigenschaften, physikalische und elektrische Kennwerte sowie Schlageigenschaften. Diese Daten können z. B. für eine Bauteilauslegung mittels FEM genutzt werden. Zusätzlich werden die ermittelten Werte mit denen des Standardmaterials PA 2200 verglichen.

Weiterhin hat sich in vergangenen Studien gezeigt, dass die Bauteilposition innerhalb des Pulverkuchens die Bauteileigenschaften durch unterschiedliche Temperaturhistorien maßgeblich beeinflusst. Neben der Position ist die Temperaturentwicklung aber auch von Jobparametern wie der Packungsdichte und der Bauhöhe abhängig. Über die genaue Temperaturverteilung im Inneren des Pulverkuchens und deren Einfluss auf Bauteil- und Pulvereigenschaften ist jedoch nur sehr wenig bekannt.
In einem ersten Schritt wird ein Temperaturmesssystem entwickelt und in ein Lasersinter-System (EOS P395) eingebaut. Dafür wurden ein Wechselrahmen und der Hebemechanismus entsprechend modifiziert. Die Temperatur im Inneren des Pulverkuchens wird dabei mit mehr als 50 Thermoelementen während der kompletten Bau- und Abkühlphase erfasst. In einem zweiten Schritt wird der Einfluss von verschiedenen Jobparametern wie der Bauhöhe und Schichtdicke auf die Temperaturhistorie ermittelt. Weiterhin werden individuelle Temperaturprofile mit Pulveralterungseffekten (MVR) korreliert.
Die Ergebnisse der Temperaturmessungen dienen weiterhin als Basis für die Entwicklung eines Finite-Elemente-Modells zur Simulation des Abkühlprozesses. Dabei werden die thermischen Materialparameter der Pulverschüttung sowie die äußeren Randbedingungen analysiert. Neue Abkühlstrategien können so ohne weitere Experimente getestet werden.
Eine zur Verbesserung der Bauteileigenschaften sowie deren Reproduzierbarkeit notwendige Optimierung der Temperaturführung, insbesondere während des Abkühlprozesses, kann in zukünftigen Arbeiten erfolgen. Ebenso ist die Verknüpfung von individuellen Temperaturhistorien mit resultierenden Teile-Kristallinitäten (und damit dem Schwund, Verzug und Mechanik) Schwerpunkt der Folgeprojekte.

Gemessene Temperaturverteilung im Pulverkuchen nach 10 h Abkühlung
Simulierte Temperaturverteilung im Pulverkuchen nach 10 h Abkühlung
Weiterführende Projektinformationen
ProjektstatusAbgeschlossen
Projektdauer24 Monate
Finanzierung50 % Land Nordrhein-Westfalen
50 % DMRC Industriepartner
ProjektmanagerProf. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid
Projektkoordinator/-enWolfgang Diekmann (Evonik Industries AG)
Peter Keller (EOS GmbH)
Wissenschaftliche MitarbeiterStefan Josupeit, M.Sc.
Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid
Beteiligte LehrstühlePartikelverfahrenstechnik (PVT)
Ansprechpartner

Prof. Dr. Hans-Joachim Schmid

DMRC

Scientific Director / Wissenschaftlicher Leiter

Hans-Joachim Schmid
Telefon:
+49 5251 60-2404
Telefon:
05251 60 2410
Fax:
+49 5251 60-3207
Büro:
E3.319
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n.V.

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