Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Qualitäts- und Effizienzsteigerung durch intelligentes Wärmemanagement beim Verfahren Directed Energy Deposition-Electron Beam

Der Prozess Directed Energy Deposition-Electron Beam (DED-EB) ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung großvolumiger Bauteile aus refraktären Metallen. Allerdings führt die thermische Beanspruchung während des Prozesses zu einem Abbrand von Legierungselementen, starkem Kristallwachstum und verminderter Festigkeit, je nach Legierung. Um die Qualität per DED-EB hergestellter Produkte zu steigern und das weite Potenzial zu nutzen, zielt das Projekt darauf ab, die Wechselwirkungen zwischen Wärmeeinbringung einerseits und den geometrischen, mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften andererseits zu untersuchen. Übergeordnetes Ziel ist es, die Eigenschaften durch die In-Prozess Temperaturkontrolle weitestgehend zu beherrschen, und zudem gegen die Auswirkung einer passiven und aktiven Kühlung auf die Wärmeeinbringungsalgorithmen zu beurteilen. Im Rahmen des Projekts sollen neben der Strahlleistung auch Depositionsstrategie, Oszillationsparameter usw. gezielt gesteuert werden, um den Wärmeeintrag so gering wie möglich zu halten und gleichzeitig ein Bauteil mit entsprechenden Eigenschaften zu fertigen. Darüber hinaus wird ein aktives Kühlsystem hinsichtlich der Prozess- und Eigenschaftsauswirkungen vergleichend untersucht. Durch unterschiedliche Schmelzbadmorphologien und Temperaturverteilungen sollen Aufmischungsgrad und Erstarrung dahingehend modifiziert werden, dass die Überhitzung des Werkstücks reduziert und somit die geometrischen, mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften verbessert werden. Die Ergeb. führen zu einem vertieftem Verständnis und erlauben die Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten der additiven Fertigung durch eine Erweiterung des Bauteil- und Werkstoffspektrums mit bereits verfügbarer Technik. Damit können KMU aus dem Bereich der additiven Fertigung sowie Hersteller und Betreiber von EB-Maschinen bei höchster Wirtschaftlichkeit in der Fertigung ihr Produktportfolio hin zu großvolumigen Strukturen aus refraktären Werkstoffen erweitern.