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Die Veranstaltung behandelt mit einem produktionstechnischen Fokus den Weg von metallischen Ausgangsmaterialien (z. B. Pulver oder Draht), von deren Herstellung und Charakterisierung bis zu additiv gefertigten Bauteilen und deren Eigenschaften. Zu Beginn werden die konstruktiven Möglichkeiten der additiven Fertigung insbesondere im Vergleich zur konventionellen spanenden, umformenden und fügenden Fertigungstechnologie thematisiert. Der Schwerpunkt der Veranstaltung liegt bei den additiven Fertigungsverfahren im Pulverbett (PBF-Vefahren, engl. Powder Bed Fusion) und des Auftragsschweißens (DED-Verfahren, engl. Direct(ed) Energy Deposition). Als Energiequellen werden der Laserstrahl, der Elektronenstrahl und der Lichtbogen betrachtet. Der 3D-Druck mittels dieser Verfahren wird darüber hinaus im Vergleich zu weiteren additiven Verfahren (z. B. Binder Jetting) erörtert und hinsichtlich der Gemeinsamkeiten und Unterschiede bewertet, sodass ebenfalls die Grundlagen dieser weiteren ergänzenden/konkurrierenden Verfahren erarbeitet werden. Ein ähnlicher Vergleich findet mit etablierten Verfahren für andere Werkstoffgruppen (z. B. Kunststoffe und Keramik) statt. Die Systemtechnik zum Handling und Recycling der Ausgangsmaterialien sowie die wesentlichen spezifischen Komponenten der Fertigungsmaschinen (Pulver-/Drahtförderung, Bearbeitungs-köpfe/Scannersysteme, Beschichter, Sauerstoffsensorik etc.) werden gemeinsam analysiert und die Funktionsweisen erklärt. Nachfolgend stehen die eigentlichen Prozesse (schwerpunktmäßig Schmelzprozesse) im Fokus (z. B. Energieeintrag, Schmelzbadverhalten, Schmauch- und Spritzer-entstehung). Es werden Möglichkeiten zur In-process- und Off-process-Prozesskontrolle, z. B. anhand von Temperaturmessungen, vermittelt. Die metallographische Analyse und die zerstörende oder zerstörungsfreie Prüfung gefertigter Proben und Bauteile wird insbesondere im Rahmen der Prozessentwicklung und Parameterfindung sowie hinsichtlich der Qualitätssicherung in der Bauteilfertigung dargelegt. Die Elemente der Prozesskette der additiven Fertigung inkl. der vor- und nachgelagerten Prozesse wird mit einem Fokus auf der Nachbearbeitung dargelegt. Hinsichtlich der Simulationstechniken werden verschiedene Ansätze/Optimierungsziele vorgestellt und bewertet. Werkstoffbezogen wird eine Einführung in die spezifischen Möglichkeiten und Potentiale der additiven Fertigung am Beispiel von Leichtbau- und Funktionswerkstoffen sowie Legierungsentwicklung gegeben. |
- Lehrende:r: Peer Woizeschke