Effizienzsteigerung im LPBF-Prozess und Erweiterung der prozessierbaren Pulverwerkstoffe mittels vibrationsangeregtem Pulverauftragswerkzeug

Vorhabenbeschreibung:

Bei dem Forschungsvorhaben wird das Ziel verfolgt, ein angeregtes Pulverauftragswerkzeug für das Laser Powder Bed Fusion (LPBF) zu entwickeln. Dieses Werkzeug soll die Verarbeitung von Pulvern aus alternativen Herstellungsverfahren und eine Verkürzung der Prozessnebenzeit durch eine Steigerung der Pulverauftragsgeschwindigkeit ermöglichen. Im LPBF Verfahren hat die Qualität der aufgebrachten Pulverschicht einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften des gefertigten Bauteils. Bisher erfolgt der Pulverauftrag über ein starres und meist unidirektional verfahrendes Pulverauftragswerkzeug. Entscheidend für einen konsistenten Pulverauftragsprozess sind die Pulverauftragsgeschwindigkeit, die Partikelgrößenverteilung und die Partikelform. Bislang können nur aufwendig hergestellte und klassierte Pulverwerkstoffe verarbeitet werden. Im Rahmen des Projektes werden zunächst verschiedene Konzepte für ein angeregtes Pulverauftragswerkzeug entwickelt und an einem Prüfstand getestet. Bewertet werden die Homogenität der Pulverschichten und die erreichbaren Pulverauftragsgeschwindigkeiten. Basierend auf den Versuchsergebnissen wird ein Konzept ausgewählt und in eine LPBF Labormaschine integriert. Anschließend werden mit kostengünstigen Pulverwerkstoffen Probekörper mittels LPBF gefertigt. Zur Beurteilung der Prozessierbarkeit der Pulverwerkstoffe werden die Probekörper auf Fehlstellen untersucht und deren mechanische Kennwerte bestimmt. Abschließend soll das Pulverauftragskonzept auf ein kommerziell verfügbares LPBF-System übertragen werden. Die Forschungsergebnisse sind vor allem für Anlagenhersteller, Dienstleister der LPBF-Technologie und Endanwender relevant. Durch eine Reduktion der Prozessnebenzeiten und die Verarbeitung kostengünstigerer Pulver soll die Wirtschaftlichkeit des LPBF-Verfahrens gesteigert werden. Von einer Effizienzsteigerung dieses, bisher sehr kostenintensiven Fertigungsverfahrens, profitieren insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen.