In Situ Diffraktion beim Selektiven Laserstrahlschmelzen

• Antragsteller: Professor Dr. Walter Reimers; Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317078200

Das Selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) ist im Vergleich zu den konventionellen Fertigungsverfahren ein relativ junges und sehr komplexes Fertigungsverfahren, weswegen das Prozessverständnis noch ungenügend ausgebildet ist. Daraus resultiert eine teilweise fehlende Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, die eine industrielle Anwendung für die Serienfertigung behindert. Dies äußert sich im Prozess durch Verzüge und Risse an den zu fertigenden Bauteilen, wodurch nicht nur Bauteil- sondern auch Maschinendefekte entstehen.In diesem gemeinschaftlichen Forschungsvorhaben soll daher ein tieferes Prozesswissen aufgebaut werden, um die Ursachen für Prozessabbrüche und ungenügende Bauteilqualitäten, das heißt Verzug und Rissentstehung, minimieren zu können und dadurch die Reproduzierbarkeit des Verfahrens zu verbessern. Dafür soll die Methodik der in situ Diffraktion zur Bestimmung der Eigenspannungen genutzt werden, um die Vorgänge im additiven Laserstrahlschmelzprozess schon während der Verfestigung einzelner Schichten messen und beschreiben zu können. Die Messungen werden mittels hochenergetischer Synchrotronstrahlung an einem selbst entwickelten SLM-Versuchsstand während der Fertigung von Testwerkstücken durchgeführt. Mit dem Erkenntnisgewinn über die Spannungsverläufe im Werkstück können die Verfahrensfehler gezielt analysiert und beeinflusst werden. Hierbei soll der Einfluss unterschiedlicher Werkstückgeometrien, Prozessparameter sowie Temperaturverläufe auf die Eigenspannungen anhand von Testwerkstücken aus der Nickel-Basis-Legierung Inconel 625 (IN625) und Reintitan Grade 1 (TiGrI) untersucht werden. Die beiden Werkstoffe zeichnen sich durch ihre weiten Einsatzfelder und gleichzeitig unterschiedlichen Gefügeeigenschaften aus. Die zu erwartenden Ergebnisse und Daten sollen zur Klärung der grundlegenden physikalischen Zusammenhänge im Prozess beitragen. Die Erweiterung der Grundlagenkenntnisse wird den Prozess im Ganzen optimieren und die Basis für eine nachfolgende Modellbildung darstellen. Die quantitativen Ergebnisse dienen gleichfalls als Eingangsgrößen zur Darstellung der funktionalen Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und Eigenspannungszuständen infolge der zyklischen Aufheizung und Abkühlung während des sukzessiven Schichtauftrags in zukünftigen Simulationen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen