Erst kürzlich haben wir über das Projekt Ad-Proc-Add (Advanced Processing of Additively Manufactured Parts) berichtet, das Prozessketten der additiven-subtraktiven Fertigung untersucht. Im Rahmen des Projekts des ecoplus Mechatronik-Clusters in Niederösterreich erforschte das Institut für Fertigungstechnik und Photonische Technologien (IFT) an der TU Wien optimale Prozessparameter für Pulverbett-Druckverfahren, um dichte und hochwertige Bauteile herzustellen. Das erklären die Verantwortlichen in einer Pressemitteilung, die das 3D-grenzenlos Magazin erreicht hat. Das Forschungsteam entwickelte und validierte eine zuverlässige, kostengünstige Methode zur Parameteroptimierung sowie einen Ansatz zur Parametertransformation, der die Übertragung von SLM-Prozessparametern zwischen verschiedenen Maschinen ermöglicht. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht.
Herausforderung im Pulverbett-3D-Druck
Bauteile mit hoher Materialdichte im Pulverbett-Druckverfahren herzustellen, birgt das Risiko von Mikrorissen, die im Laufe des Lebenszyklus zu Bauteilversagen führen können. Dipl.-Ing. Dimitrii Nikolaev und Dipl.-Ing. Ismail Yavuz untersuchten unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Friedrich Bleicher den Einfluss verschiedener Prozessparameter (z.B. Scan-Geschwindigkeit, Aufbaurate, Laserleistung, Bauteilausrichtung) auf die additive Prozesstechnologie, um dichte und qualitativ hochwertige gedruckte Bauteile gewährleisten zu können.
Im Rahmen eines definierten Design of Experiments (DoE) wurden mittels einer Test-Teilgeometrie verschiedene Pulvermaterialien, Prozessparameter und Nachbehandlungstechnologien mit dem Ziel analysiert, eine zuverlässige, kostengünstige und maschinenunabhängige Methode zur Parameteroptimierung für bestehende oder neue Pulvermaterialien zu entwickeln. Die Methode basiert auf einer mehrstufigen iterativen Untersuchung der relativen Dichte gedruckter Proben und zielt auf eine Optimierung von mindestens 99% ab.
Weniger zuverlässig war eine weitere Optimierung, da lokale Prozessbedingungen stärker ins Gewicht fallen als feine Parameteranpassungen. Der Workflow kann jedoch in reduzierter Form angewendet werden, um Maschinen- und Pulverleistung zu bewerten oder eine schnelle Einschätzung zur möglichen Parameteroptimierung zu liefern.
Parametertransformation
Ein Parametertransformationsansatz ist dazu geeignet, gegebene SLM-Prozessparameter von einer bestimmten Maschine auf einen anderen Maschinentyp oder Hersteller zu übertragen. Der Transformationsansatz berücksichtigt wesentliche Unterschiede der Ausrüstung und Prozessumgebung, um ein ähnliches Erscheinungsbild zu erreichen und so zwei unterschiedliche Prozesssituationen anzupassen und Umrechnungskoeffizienten für ausgewählte Parameter bereitzustellen. Eine weitere Parameteroptimierungsstudie kann anschließend in Betracht gezogen werden.
In Studien werden beide Methoden validiert, die für die Parameteroptimierung im wissenschaftlichen und industriellen Konsortium des AdProcAdd-Projekts durchgeführt wurden. Außerdem wurde bestätigt, dass eine Zwischenbehandlung des Werkstücks mit heiß isostatischem Pressen eine beträchtliche Möglichkeit zur Erhöhung der relativen Dichte der LPBF additiv gefertigten Komponenten darstellt. System- und Serviceanbieter unterstützen die gewonnenen Erkenntnisse, neue Produkte mit erweiterten Funktionalitäten zu entwickeln und ermöglichen Endanwendern, ASM-Prozessketten mit höherer Produktivität sowie gesteigerter ökonomischer und ökologischer Effizienz umzusetzen.
Bleiben Sie mit einem Abonnement unseres Newsletters weiterhin über Neuigkeiten aus der Welt des 3D-Drucks auf dem Laufenden.
