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Projekt
Grundlegende In-situ-Untersuchungen zur Änderung der Partikeleigenschaften beim Pulverbettschmelzen von Cu-basierten Werkstoffen mit einem Laserstrahl in Abhängigkeit von der Atmosphäre und den Belichtungsparametern
Fachliche Zuordnung
Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508745195
Das übergeordnete Ziel ist die Erarbeitung eines grundlegenden Verständnisses zum Einfluss der Veränderung von Partikeleigenschaften im pulverbettbasierten Schmelzprozess (engl.: Powder Bed Fusion (PBF) von dem Werkstoff Kupfer und dem damit verbundenen Einfluss auf die Laserenergieeinkopplung, dem Gefügebildungsprozess und den damit verbundenen mechanischen und physikalischen Eigenschaften. Fokussiert wird dabei auf Fragestellungen zur Sauerstoffabsorption von Pulveroberflächen, die sich daraus verändernden Pulvereigenschaften und deren Einfluss auf die Wiederverwendbarkeit und den notwendigen, prozesstechnischen Anpassungen bezüglich Pulverkonditionierung (Rezyklierung) und der Belichtungsparameter bzw. der Prozessgasatmosphäre. Zur Charakterisierung der im Prozess ablaufenden Wechselwirkungen zwischen den Pulverschüttungen mit gezielt eingestellten Eigenschaften, der Prozessgasatmosphäre und dem Laserstrahl sollen hochauflösende in-situ Röntgendiffraktions-Untersuchungen durchgeführt werden. Mit dem erarbeiteten Wissen sollen Maßnahmen (gezielte Alterung durch Voroxidation, Rezyklierung) abgeleitet werden, die eine reproduzierbare PBF-Prozessierung von Pulverschüttungen erlauben. Durch eine gezielte Oberflächenkonditionierung durch die Ausbildung von Oxiden, bzw. dem Aufbringen von Ni-Schichten soll die Laserabsorption gesteigert werden, was einerseits einen Beitrag zur Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit leistet und andererseits die Verarbeitung von Werkstoffen mit einer hohen Reflektivität (Cu) für die heute typischerweise eingesetzten Laser (Wellenlänge ≈1060 nm) ermöglicht. Auch soll überprüft werden, ob durch einen gezielten Sauerstoffeintrag (durch Partikeloxidation, über das Prozessgas durch die Verwendung von Mischgasen) die Schmelzenviskosität (glatte Oberflächen) gezielt beeinflusst werden kann Die Beantwortung der zuvor genannten wissenschaftlichen Fragen mit hoher technologischer Relevanz erfolgt in einem Projektkonsortium, in dem die Kompetenzen bezüglich der Pulverprozessierung und der Bewertung der Pulvereigenschaften (HAM), die Charakterisierung der Gefüge und die damit verbundenen Materialeigenschaften (FUW) und die in-situ Umschmelzversuche und Auslagerungsversuche zur Abbildung der Oxidations- und Reduktionskinetik von Pulverschüttungen (FPTUDo) vorliegen.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
