Die pulverbettbasierte additive Fertigung mittels Laser hat in den vergangenen Jahren große Fortschritte gemacht, so dass das Verfahren mittlerweile in der Fertigung vieler Unternehmen angekommen ist. Die akademische Forschung richtet sich parallel darauf, den Prozess wissenschaftlich zu beschreiben. Im hier beschriebenen Projekt liegt der Fokus auf der Simulation des Schmelzbades und deren Verifizierung im Experiment. Dazu werden die gängigen Materialien Stahl (316L), Aluminium (AlSi10Mg) und Titan (TiAl6V4) untersucht.  

Die Simulation wird anhand von thermophysikalischen Parametern individuell auf die Materialien angepasst, wobei ein bereits bestehendes Modell des Fraunhofer IWM in Freiburg weiterentwickelt und optimiert wird. Die Vorhersagen der Simulation werden im Experiment überprüft und darüber hinaus mit entsprechenden Berechnungen der kommerziellen Simulationssoftware Flow3D abgeglichen.  

Das kurz- und mittelfristige Ziel des Projekts ist ein möglichst detailliertes Verständnis des Prozesses, der durch die extrem hohen Verfahrensgeschwindigkeiten nur begrenzt mit experimentellen Beobachtungen beschrieben werden kann. Langfristig soll dieses Verständnis dazu führen, dass die Einflüsse einzelner Materialkennwerte auf das Fertigungsergebnis herausgearbeitet werden können. Kennt man die Einflüsse, wird es in Zukunft einfacher sein, maßgeschneiderte Materialien für den Prozess zu entwickeln; ein Anliegen, das aktuell ebenfalls stark im Fokus der Forschung steht.   

Danksagung

Das IGF-Vorhaben 21470 N  der Forschungsvereinigung Edelmetalle + Metallchemie wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.