Modellierung und Simulation der Multi-Material-Verarbeitung metallischer Werkstoffe bei der strahlbasierten additiven Fertigung im Pulverbett

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Carolin Körner
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404825127

Die strahlbasierte additive Fertigung im Pulverbett bietet die Möglichkeit, komplexe metallische Bauteile aus Hochleistungswerkstoffen herzustellen. Weiterhin haben diese Technologien das Potenzial, unterschiedliche Materialien durch neue Pulverauftragsmechanismen gleichzeitig zu verarbeiten. Dadurch eröffnen sich ganz neue Perspektiven hinsichtlich der Optimierung von Bauteilen, da lokal angepasste Materialkombinationen erstellt werden können, die mit konventionellen Verfahren kaum umsetzbar wären. Ziel dieses Antrags ist es, die auftretenden Effekte bei der Multi-Material-Verarbeitung unter den speziellen Prozessbedingungen zu analysieren und physikalisch zu modellieren. Dafür soll ein thermodynamisch konsistentes Modell erstellt werden, welches das Schmelzverhalten unterschiedlicher Materialien, sowie die konvektive und diffusive Durchmischung als auch die Abkühlung und Erstarrung wiedergibt. Dieses Modell soll in eine bereits bestehende, an unserem Lehrstuhl entwickelte Software integriert werden. Die experimentelle Verifikation des Modells erfolgt anhand von additiv gefertigten Proben aus Pulvermischungen. Am Projektende soll ein Modell vorliegen, welches die grundlegenden Mechanismen der Multi-Material-Verarbeitung in der pulverbettbasierten additiven Fertigung abbilden und bei der Entwicklung passender Prozessstrategien zur dichten und homogenen Verarbeitung unterstützen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen