Additive Fertigung


Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Photonische Technologien

FAU Kontaktperson:
Scheitler, Christian

Beschreibung:


Die interdisziplinär zusammengesetzte Forschungsgruppe befasst sich mit der laserbasierten Additiven Fertigung metallischer Bauteile. Die Kombination aus grundlagenorientierten und industrienahen Forschungsprojekten stellt einen umfassenden Blick auf das Themenfeld sicher.



Im Fokus der Forschungsaktivitäten stehen das Laserstrahlschmelzen von Metallen aus dem Pulverbett (LSS) und das Laser-Pulverauftragschweißen (LPAS). In beiden Prozessen wird metallisches Pulver durch einen fokussierten Laserstrahl schichtweise aufgeschmolzen, so dass dichte Bauteile entstehen. Dabei wird je nach Prozess das Pulver mittels Wischer (LSS) oder über eine Pulverdüse (LPAS) bereitgestellt. Mit Hilfe dieser Fertigungstechnologien können zum einen komplexe Bauteilgeometrien (z.B. Hinterschnitte) und zum anderen spezielle Bauteileigenschaften (z.B. Multimaterialien) realisiert werden.



Die Forschungsarbeit in der Gruppe vereint die Teilaspekte Prozessverständnis, Pulverwerkstoff und Systemtechnik (siehe Abbildung) miteinander. Anhand einer vollständig umgesetzten Prozesskette (inklusive Pulveranalyse, Datenvorbereitung und Nachbearbeitung) im eigenen Fertigungslabor untersucht die Forschungsgruppe auch neue Werkstoffsysteme und entwickelt für diese anlagenspezifische Prozessparameter. Um maximalen Gestaltungsspielraum in der Forschung zu verwirklichen, wird die Systemtechnik den Erfordernissen entsprechend modifiziert und weiterentwickelt.



Mit der Grundlagenforschung zu den beiden Themen LSS und LPAS wird ein physikalisches Prozessverständnis geschaffen, um das volle Potential dieser Technologie nutzen zu können. Die im Rahmen der grundlagenorientierten Forschung gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend mittels industrienaher Forschungsprojekte erweitert und in die industrielle Anwendung überführt. Gleichzeitig hilft der intensive Austausch mit der Industrie bei der Identifizierung von Zielen auch für die Grundlagenforschung.



Die Forschungsgruppe ist ebenfalls Teil des Zentralinstituts für neue Materialien und Prozesstechnik ZMP. Vor allem aber greift sie auf umfangreiches Fachwissen zur Lasermaterialbearbeitung am Lehrstuhl für Photonische Technologien zurück.




Herausragende Publikationen

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Karg, M., Munk, A., Ahuja, B., Backer, M.V., Schmitt, J.P., Stengel, C.,... Schmidt, M. (2018). Expanding particle size distribution and morphology of aluminium-silicon powders for Laser Beam Melting by dry coating with silica nanoparticles. Journal of Materials Processing Technology, 264, 155-171. https://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.08.045
Karg, M., Rasch, M., Schmidt, K., Spitzer, S., Karsten, T., Schlaug, D.,... Schmidt, M. (2018). Laser Alloying Advantages by Dry Coating Metallic Powder Mixtures with SiOx Nanoparticles. Nanomaterials, 8(10), 1-29. https://dx.doi.org/https://doi.org/10.3390/nano8100862
Kolb, T., Gebhardt, P., Schmidt, O., Tremel, J., & Schmidt, M. (2018). Melt pool monitoring for laser beam melting of metals: assistance for material qualification for the stainless steel 1.4057. In 74 (pp. 116-121). Fürth.
Kolb, T., Müller, L., Tremel, J., & Schmidt, M. (2018). Melt pool monitoring for laser beam melting of metals: inline-evaluation and remelting of surfaces. In 74 (pp. 111-115).
Rausch, A., Markl, M., & Körner, C. (2018). Predictive simulation of process windows for powder bed fusion additive manufacturing: Influence of the powder size distribution. Computers & Mathematics With Applications. https://dx.doi.org/10.1016/j.camwa.2018.06.029
Gausemeier, J., Schmidt, M., Anderl, R., Schmid, H.-J., Leyens, C., Seliger, G.,... Karg, M. (2017). Additive Fertigung. München: acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, Nationale Akademie der Wissenschaften.
Schmidt, M., Gausemeier, J., Leyens, C., Anderl, R., Winzer, P., Schmid, H.-J.,... Karg, M. (2017). Additive Manufacturing. München: acatech – Natonal Academy of Science and Engineering (lead insttuton) acatech Ofce: Karolinenplatz 4, 80333 München German Natonal Academy of Sciences Leopoldina Jägerberg 1, 06108 Halle (Saale) Union of the German Academies of Sciences and Humanites Geschwister-Scholl-Straße 2, 55131 Mainz.
Alexeev, I., Wu, J., Karg, M., Zalevsky, Z., & Schmidt, M. (2017). Determination of laser beam focus position based on secondary speckles pattern analysis. Applied Optics, 56(26), 7413-7418. https://dx.doi.org/10.1364/AO.56.007413
Karg, M., Ahuja, B., Wiesenmayer, S., Kuryntsev, S., & Schmidt, M. (2017). Effects of process conditions on mechanical behavior of aluminium wrought alloy EN AW-2219 (AlCu6Mn) additively manufactured by Laser Beam Melting in powder bed. Micromachines, 8(1), 1-11. https://dx.doi.org/10.3390/mi8010023
Ahuja, B., Schaub, A., Junker, D., Karg, M., Tenner, F., Plettke, R.,... Schmidt, M. (2016). A ROUND ROBIN STUDY FOR LASER BEAM MELTING IN METAL POWDER BED. South African Journal of Industrial Engineering, 27(2), 30-42. https://dx.doi.org/10.7166/27-2-1201

Zuletzt aktualisiert 2018-24-10 um 15:32