Laser-Strahlschmelzanlage

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426714238

Der Lehrstuhl Hybrid Additive Manufacturing wurde zum 01.03.18 an der Ruhr-Universität Bochum neu gegründet. Im Forschungsschwerpunkt stehen die pulverbettbasierten additiven Fertigungstechnologien. Aufgrund des derzeit noch geringen Angebots metallischer Werkstoffe und des vergleichsweisen frühen Entwicklungsstands dieser Fertigungsverfahren, steht einerseits die fertigungsgerechte Gestaltung maßgeschneiderter Werkstoffe (Werkstoffdesign) und andererseits die Prozessstabilität im Vordergrund der Forschung. Bei dem beantragten Forschungsgroßgerät handelt es sich um eine Laser-Strahlschmelzanlage, die metallisches Pulvermaterial mit einem Laserstrahl aufschmilzt und verfestigt. Insgesamt werden zunächst vier Vorhaben mit dieser Anlage adressiert. Aufgrund des parallel eingereichten Forschungsgroßgeräte-Antrags auf eine Elektronen-Strahlschmelzanlage, werden die Vorhaben in Laserstrahl-spezifische und korrelierende Vorhaben aufgeteilt. Im bewilligten Teilprojekt des SPP 2122 – Materials for Additive Manufacturing werden Pulverwerkstoffe mit erhöhtem Absorptionsvermögen bezüglich der Laserstrahlung entwickelt, um die Palette verfügbarer Materialien für die Verarbeitung durch das Laser-Strahlschmelzen zu erweitern und die Effizienz des Verfahrens unabhängig von der Anzahl der Laser zu verbessern. Durch fertigungsgerechtes Werkstoffdesign werden mit der Methodik zur Entwicklung hybrider in-situ Legierungen Pulvermischungen aus Metallpulver und einem Trägerungsmaterial hergestellt, die über verbesserte mechanische und tribologische Eigenschaften verfügen. Auf diese Weise werden durch die gezielte Trägerung des Metallpulvers produktspezifische Werkstoffeigenschaften eingestellt. Mit der Methodik der Vakuum-Hochtemperatur-Prozessführung wird der Einfluss einer sich unterscheidenden Temperatureinbringung und Energiequelle seitens des Elektronen- und Laser-Strahlschmelzverfahrens untersucht. Beide Forschungsgroßgeräte ermöglichen aufgrund des vergleichbaren Temperaturniveaus und der Vakuumumgebung eine Gegenüberstellung der Materialeigenschaften. Die Analyse der jeweiligen Gefügestruktur in Abhängigkeit von der Temperaturverteilung im Bauteil stellt das Ziel des Vorhabens dar. Eine Kombination beider artverwandten Technologien wird mit der Methodik zur hybriden Werkstückgenerierung erzielt. Dabei führt die Erzeugung eines laserstrahlgeschmolzenen Teilstücks auf eine elektronenstrahlgeschmolzene Basis (und umgekehrt) zu einem wesentlichen Erkenntnisgewinn bezüglich eines hybriden Werkstückaufbaus. Die Analyse der Gefügestruktur beider Teilstücke sowie die Betrachtung der Fügestelle sind hier entscheidend. Im weiteren Verlauf des Vorhabens wird ein Werkstoffverbund angestrebt. Die Umsetzung der Vorhaben setzt spezifische technische Anforderungen sowie hardware- und softwareseitige Kompatibilitäten voraus. Die beantragte Laser-Strahlschmelzanlage ist konzeptionell für die Forschung sehr gut geeignet und erfüllt als einzige Anlage die gewünschten Kriterien.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Laser-Strahlschmelzanlage
• Gerätegruppe: 5740 Laser in der Fertigung
• Antragstellende Institution: Ruhr-Universität Bochum
• Leiter: Professor Dr. Jan T. Sehrt