Prozessstabile additive Fertigung durch spritzerreduziertes Laserstrahlschmelzen

Dieses Buch gibt darüber Aufschluss, wie die Prozessstabilität als Maß für die Qualitätssicherung mit der Spritzerintensität korreliert und welche Einflussgrößen diese beeinflussen. Innerhalb der durchgeführten Arbeiten wurde zunächst ein methodisches Vorgehen zur Quantifizierung der Prozessinstabilitäten auf Basis der resultierenden Anzahl an Prozessspritzern entwickelt, wobei diese Methodik in mehreren darauffolgenden Schritten dazu verwendet wurde, um gezielt die Auswirkungen einiger ausgewählter Einfluss- und Stellgrößen im Kontext der PBF-LB/M-Prozessstabilität zu untersuchen und innerhalb einer Potenzialanalyse zur spritzerreduzierten Prozessführung zu bewerten. Dabei wurden neben den grundlegenden Prozessparametern (Schichtstärke, Fokusdurchmesser, Laserleistung, Scangeschwindigkeit, Hatch-Abstand und der Gasstromwinkel) auch der vorherrschende Umgebungsdruck in der Prozesskammer, das verwendete Inertgas, einige Eigenschaften des Pulvermaterials sowie die Auswirkungen unterschiedlicher Laserstrahlformen hinsichtlich der resultierenden Anzahl an Prozessspritzern untersucht. Weiterführend wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt, die sich sowohl mit Potenzialen zur Steigerung der Produktivität der einzelnen Stellgrößen als auch mit einer Kostenbetrachtung anhand eines Fallbeispiels in unterschiedlichen Szenarien beschäftigt.

Autorentext

Philipp Kohlwes studierte Maschinenbau mit den Schwerpunkten Produkt-Engineering und Logistik sowie Komponenten der Energietechnik an der Leibniz Universität Hannover. Von August 2016 bis Dezember 2017 war er am Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik (iLAS) der Technischen Universität Hamburg als wissenschaftlicher Mitarbeiter tätig, welches ab Januar 2018 in großen Teilen in die Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT überging. Seitdem leitet er am Fraunhofer IAPT das L-PBF-Team und promovierte 2024 nebenberuflich bei Univ.-Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann (iLAS) und Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. mult. Ingomar Kelbassa (IAPT).

Inhalt

Einleitung und Motivation.- Stand der Wissenschaft und Technik.- Forschungsbedarf und Lösungsweg.- Verfahren und Methoden.- Prozessspritzeranalyse.- Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.- Zusammenfassung und Ausblick.