Inkrementelles Gießen: Die generative tropfenbasierte Fertigung von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen

• Antragsteller: Professor Dr. Tim C. Lüth; Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276740073

Die generativen Fertigungsverfahren erleben derzeit einen beachtlichen Aufschwung. Nicht zuletzt, da nun auch metallische Werkstoffe wie Titan- und Aluminiumlegierungen im Strahlschmelzprozess verarbeitet werden können. Dieses Verfahren ist allerdings sehr aufwändig und erfordert den Einsatz von speziellen Pulvern als Ausgangsmaterial, welche sehr kostenintensiv sind. Eine Alternative stellt die tropfenbasierte Fertigung da, bei der der Werkstoff flüssig verarbeitet wird und somit geringere Anforderungen an das Ausgangsmaterial stellt. Ziel dieses Projektes soll es nun sein ein Drucksystem aufzubauen, welches eine Aluminiumlegierung hochfrequent in kleine Tropfen dosieren kann. Kleine Tropfen (ca. 200 µm) sind notwendig, um ein geometrisch genaues Bauteil fertigen zu können. Um die Prozesszeiten in einem akzeptablen Rahmen zu halten, müssen diese Tropfen hochfrequent (ca. 100 Hz) erzeugt werden. Weiterhin wird der komplexe Anbindungsprozess der Tropfen untereinander untersucht. Bei der Anbindung trifft ein flüssiger Tropfen 2 auf einen schon (teilweise) erstarrten Tropfen 1. Um eine gute Verbindung zu ermöglichen, muss Tropfen 1 teilweise aufschmelzen und sich mit Tropfen 2 vermischen. Das bedeutet, die lokalen thermischen Bedingungen des Prozesses beeinflussen sowohl die Geometrie, als auch die mechanischen Eigenschaften des Produktes. Aus diesem Grund, soll dieser Vorgang im vorliegenden Projekt detailliert untersucht werden. Ein spezielles Augenmerkt liegt dabei auf dem Einfluss der Legierungselemente des Aluminiums. Denn sowohl physikalischen Eigenschaften wie Oberflächenspannung, Viskosität und Wärmeleitfähigkeit als auch die Erstarrungsmorphologie des Aluminiums, werden von den Legierungselementen beeinflusst. Mit der entstehenden Anlage soll es möglich sein Bauteile mit etwa 50x50x50 mm³ zu fertigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen