Additive Fertigung metallischer Komponenten
FACHBEREICH 9.6
Der Fachbereich Additive Fertigung metallischer Komponenten beschäftigt sich mit dem Zusammenhang zwischen Werkstoff, Geometrie, Prozessführung und resultierenden Eigenschaften additiv gefertigter Komponenten. Der Fokus liegt dabei auf dem Verfahren pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M, laser powder bed fusion).
Durch die Entwicklung angepasster Prozessführungen, die Erforschung wesentlicher Einflussgrößen auf Defektentstehung und Mikrostrukturausbildung und die Betrachtung der thermischen Historie im Aufbauprozess erarbeiten wir Strategien zur Fertigung sicherer und zuverlässiger Komponenten. Dabei betrachten wir auch nachfolgende Bearbeitungsschritte wie Wärmenachbehandlungen und Laseroberflächenbearbeitungen und den Aufbau auf bestehende Strukturen (hybride Fertigung).
Die mechanische und bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung von additiv sowie konventionell gefertigten Halbzeugen und Komponenten gehört ebenfalls zu unseren Kompetenzen. Wir ermitteln Werkstoffkennwerte und eigenschaften nach genormten Prüfverfahren wie auch aufgabenspezifisch entwickelten Vorgehensweisen.
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Kompetenzen
- Pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen (laser powder bed fusion, PBF-LB/M)
- Einsatz und Bewertung von Prozessmonitoring für die Qualitätssicherung
- Thermografische Bewertung und simulative Berechnung der thermischen Historie in Komponenten mittels ANSYS
- Prüflabor zur Ermittlung von mechanischen, mechanisch-technologischen und bruchmechanischen Werkstoffeigenschaften in einem breiten Temperatur- und Dehnratenbereich
- Bestimmung und Bewertung des Einflusses von Werkstoffgefüge, Konstruktion, Fertigung und Beanspruchungsbedingungen auf das Verformungs-, Schädigungs- und Versagensverhalten von additiv und konventionell gefertigten Komponenten
- Nationale und internationale Normung für Prüfverfahren und Werkstoffe
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Arbeitsschwerpunkte
- Entwicklung von Prozessfenstern und Aufbaustrategien für Werkstoffe, repräsentative Prüfkörper und Komponenten
- Nutzung und Bewertung von Prozessmonitoringverfahren und Anlagendaten für eine digitale Qualitätssicherung von Komponenten im Bauprozess
- Bestimmung der thermischen Historie (experimentell und numerisch) im Bauprozess und Entwicklung von Strategien zur Vermeidung prozessbedingter Imperfektionen und ungünstiger Mikrostrukturen
- Ermittlung mechanischer und mechanisch-technologischer Werkstoffkennwerte
- Mechanische Komponentenprüfungen mit kundenspezifischen Belastungsszenarien (Belastungsart, Belastungs-Zeit-Funktion, Instrumentierung)
- Fraktographische Untersuchungen, 2D-/3D-Oberflächenanalyse und 3D-Vermessung von Proben und Bauteilen
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Angebotsspektrum/Technische Ausstattung
- PBF-LB/M-Anlagen (EOS M300-4, SLM Solutions 280HL, Aconity3D Midi+) u. a. mit 4 Lasern, Hochtemperaturheizung bis zu 1000 °C, Bauflächen bis 300 mm x 300 mm
- Umfangreiche Einrichtungen zur Prozessbeobachtung (Melt-Pool-Monitoring, Thermografiekameras, hochauflösende Kameras)
- Wärmebehandlungsofen bis 1400 °C
- Pulslaseranlage mit Laserscankopf für Oberflächenbearbeitungen
- Laserscanner zur 3D-Bauteilvermessung
- Metallografie, Oberflächencharakterisierung mittels digitaler Lichtmikroskopie, Dichtemessungen
- Servohydraulische und mechanische Universalprüfmaschinen mit Prüfkräften bis 4 MN und Temperierkammern von 196 °C bis 600 °C
- Resonanzprüfmaschine zum Einschwingen von Bruchmechanikproben bis 50 kN sowie Cracktronic für Kleinproben
- Instrumentiertes Referenzpendelschlagwerk bis 750 J mit Low-blow-Ausrüstung für Bruchmechanikversuche
- Servohydraulisches Hochgeschwindigkeitsprüfsystem VHS (50 kN, 25 ms 1, Prüftemperatur 100 °C bis 600 °C, Dehnrate bis 103 s 1)
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Publikationen des Fachbereichs
In der Datenbank PUBLICA finden Sie Veröffentlichungen von Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen der BAM.
Veröffentlichungen des Fachbereichs Additive Fertigung metallischer Komponenten in PUBLICA
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Dr.-Ing. Kai Hilgenberg
Die BAM ist eine wissenschaftlich-technische Bundesoberbehörde
im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.
