Fraunhofer ISC, Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL, BayreuthAktuelles Förderprojekt
Motivation
Prozessschritte Layered Powder Metallurgy
v.l.n.r - 1. Pulverauftrag ; 2. Pressen ; 3. Wachsauftrag
Prozessschritte Binder Jetting
v.l.n.r - 1. Pulverauftrag ; 2. Binderauftrag ; 3. Bindertrocknung
Im Bereich des 3D-Drucks von Metallen dominieren bisher das Selective Laser Melting (SLM) und das Electron Beam Melting (EBM). Beide Verfahren ermöglichen eine flexible Bauteilherstellung mit hoher Geschwindigkeit. Das selektive Schmelzen der Metallpulver mittels Laser- bzw. Elektronenstrahl ist jedoch mit hohem Energieaufwand verbunden. Weiterhin schränken die im Pulverbett erzeugten Temperaturgradienten die verarbeitbaren Metalllegierungen sowie die Bauteilgeometrien ein. Die beiden 3D-Druckverfahren Layered Powder Metallurgy (LPM) und Binder-Jetting (BJ) stellen zwei energieeffiziente Alternativen dar, welche in Hinblick auf die industrielle Anwendung evaluiert und optimiert werden sollen.
Zielsetzung
Messaufbau zur Bestimmung viskoser Parameter unter zyklischer Belastung
Ziel des Projekts ist es, ein energieeffizientes und wirtschaftliches Pulverbettverfahren mit nachgeschalteter Wärmebehandlung für die additive industrielle Produktion erstmalig nutzbar zu machen. Dafür sollen mittels spezifisch modifizierter Aluminium- und Stahlpulver und einer neuartigen Nachverdichtung des Pulverbetts Dichte und Homogenität der Grünkörper signifikant erhöht werden. Mittels Prozesssimulation soll zusätzlich eine bisher nicht mögliche A-priori-Auslegung der zu druckenden Bauteile unter Berücksichtigung von Verzug und Schwindung und somit eine 3D-Fertigung in Endkontur zur Verfügung gestellt werden.
Lösungsweg
Simulation des Sinterverzugs eines 3D-gedruckten Bauteils
- Optimierung und Qualifizierung der beiden 3D-Druckverfahren Layered Powder Metallurgy (LPM) und Binder-Jetting (BJ) für die industrielle Anwendung
- Entwicklung von Aluminium- und Stahlpulvern mit angepassten Eigenschaften, z. B. Fließfähigkeit, Packungs- und Sinterverhalten
- Weiterentwicklung von In-situ-Messmethodiken zur Untersuchung des richtungsabhängigen Sinter- und Kriechverhaltens
- Entwicklung von prädiktiven Simulationsmodellen zur Berücksichtigung des Sinterverzugs bei der Bauteilauslegung
- Optimierung der Wärmeprozesse (Entbindern und Sintern)
- Wirtschaftliche und technologische Bewertung der Verfahren
Projektdaten
| Projektlaufzeit | 01.05.2020 - 30.04.2024 |
| Förderung |
Bayerisches Verbundforschungsprogramm (BayVFP) Förderlinie Materialien und Werkstoffe |
| Fördersumme | 402.500 Euro |
Projektpartner
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Fraunhofer-Zentrum HTL FIT Additive Manufacturing Group Eckart GmbH |
| Projektkoordination | FIT Additive Manufacturing Group |
| Projektleitung am HTL | Dr. Holger Friedrich |
