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Projekt
SPP 2122: Neue Materialien für die laserbasierte additive Fertigung
Fachliche Zuordnung
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Chemie
Maschinenbau und Produktionstechnik
Physik
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Chemie
Maschinenbau und Produktionstechnik
Physik
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung seit 2018
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Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 359962234
Laser in der Produktion werden immer leistungsfähiger und brillanter, jedoch sind für die aktuell geforderten Bearbeitungsaufgaben die verfügbaren Materialien oftmals vollkommen unzulänglich. Bis heute werden in der additiven Fertigung Metallpulver eingesetzt, die vor über 50 Jahren für ein völlig andersartiges Verfahren – das thermische Spritzen – entwickelt wurden. Bei modernen laserbasierten additiven Verfahren führen diese Pulver jedoch zu Prozessinstabilitäten sowie Porositäten und Defekten im Bauteil. Im Bereich der Polymerpulver fehlt es zudem an einer breiten Materialpalette. Es besteht daher die dringende Notwendigkeit, die Materialien an diese verbreiteten Produktionsverfahren anzupassen, da lasergestützte Verfahren langfristig wegen ihres Durchsatzes als auch wegen ihrer Präzision wichtige Produktionsverfahren dominieren werden. Dies erfordert einen grundlegenden Forschungsansatz bereits am Beginn der Prozesskette, dem Material. Es besteht dringender Handlungsbedarf, die weltweite Spitzenposition Deutschlands in der Photonik und Materialwissenschaft zu verteidigen und weiter auszubauen. Ein koordiniertes, kohärentes, erstmals die Materialentwicklung und Photonikforschung vereinendes, bereits bei der Materialsynthese ansetzendes Forschungsprogramm soll zur Ausschöpfung dieses erheblichen Potenzials beitragen. Um eine Rückkopplung zwischen Prozessverhalten und Materialeigenschaft sicherzustellen, werden im Rahmen des SPPs Tandemprojekte aus den Bereichen „Materialien“ und „Laserprozess“ gefördert, welche projektübergreifend in Themenclustern zusammenarbeiten. Die wissenschaftlichen Fragestellungen werden materialübergreifend formuliert und auf das photonische Verfahren der additiven Laserfertigung konzentriert. Hiermit sollen erstmals sowohl chemische als auch metallurgische und Additiv-basierte Modifikationen gezielt für die photonische Produktion entwickelt werden. Eine solch große fächerübergreifende Studie bedarf einer gezielten Koordination und ermöglicht erstmals einen umfassenden Ringversuch einschließlich Forschungsdatenmanagement. Nur dadurch wird ein laborübergreifender wissenschaftlicher Austausch generiert, wodurch Reproduzierbarkeit und statistische Belastbarkeit garantiert werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Projekte
- Disentangled UHMWPE-Komposite zur Herstellung von verzugsfreien SLS-Bauteilen (Antragsteller Imgrund, Philipp ; Luinstra, Gerrit A. )
- Dispersionseffekte von Nanokompositen zur Verbesserung des Schmelz- und Kristallisationsverhaltens in PBF-LB/P mit Nahinfrarot-Diodenlasern (Antragsteller Barcikowski, Stephan ; Schmidt, Michael )
- Einfluss einer Si3N4 Pulveradditivierung auf die PBF-LB-Prozessierbarkeit nichtrostender Stähle und die Mikrostrukturentwicklung beim PBF-LB sowie bei einer anschließenden HIP-URQ Nachverdichtung (Antragsteller Broeckmann, Christoph ; Weber, Sebastian )
- Entwicklung eines Verfahrens zur Karbid-Additivierung auf Werkzeugstahlpulvern mittels eines funktionellen Polymerbinders zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit, der Gefügeisotropie und der Festigkeit von harten Eisenlegierungen (Antragsteller Broeckmann, Christoph ; Pich, Andrij )
- Entwicklung von oberflächenangepassten Metallpulvern zur Steigerung der Produktionseffizienz beim additiven, pulverbettbasierten Schmelzen von Metallen mit dem Laser (Antragsteller Kwade, Arno ; Sehrt, Jan T. )
- Erzeugung von Polyethylen-Pulver zum Auftragsschweißen mittels Faserlaser: Parameterstudien, Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften (Antragsteller Luinstra, Gerrit A. ; Ostendorf, Andreas )
- Eutektische Al Legierungen mit angepassten Erstarrungspfaden zur Untersuchung fundamentaler Aspekte der Erstarrung in der laserbasierten additiven Fertigung II (Antragsteller Apel, Markus ; Schmidt, Michael )
- Herstellung von Partikeln für das selektive Lasersintern über Flüssig-Flüssig-Phasenseparation und Fällung (Antragsteller Schmidt, Jochen )
- Hochdrucksprühverfahren für Polymerpartikel anwendbar für Laser-Polymer-Deposition (LPD) (Antragsteller Ostendorf, Andreas ; Petermann, Marcus )
- Impfen von Aluminiumpulvern für die additive Fertigung, unterstützt durch dynamische Differenzkalorimetrie (Antragsteller Keßler, Olaf ; Schaper, Mirko ; Zhuravlev, Evgeny )
- Kontaminationstolerante hypo- und hypereutektische Al-Si-Legierungen für die additive Fertigung (Antragstellerinnen / Antragsteller Ellendt, Nils ; Tönjes, Anastasiya )
- Koordinationsfonds (Antragsteller Barcikowski, Stephan )
- Maßgeschneiderte Magnesiumlegierung für das selektive Laserschmelzen: Werkstoffentwicklung und Prozessmodellierung (Antragsteller Maier, Hans Jürgen ; Overmeyer, Ludger )
- Nanopartikel-Additivierung von Pulvern für die laserbasierte additive Fertigung von oxiddispersionsgehärteten Stählen: eine gemeinsame experimentelle und numerische Studie (Antragstellerinnen / Antragsteller Gökce, Bilal ; Xu, Bai-Xiang )
- Neue Materialien hoher Steifigkeit für den Leichtbau durch additive Fertigung mit Ultrakurzpuls-Lasern (Antragstellerinnen / Antragsteller Lippmann, Stephanie ; Nolte, Stefan )
- Numerische und experimentelle Untersuchungen von dimensionslosen Materialparametern in der generativen Fertigung von Polymeren mittels Laser-Sintern zur beschleunigten Materialentwicklung und Prozessoptimierung – Phase 2: Erweiterung des Anwendungsfelds (Antragsteller Bierwisch, Claas ; Rudloff, Johannes )
- Qualifizierung neuer Stahllegierungskonzepte für LAM Pulver durch kombinierte in-situ Additivierung, Agglomeration und In-/Post-Prozess-Verfahren (Antragsteller Fechte-Heinen, Rainer ; Theisen, Werner ; Walther, Frank )
