Activity Development of process strategies
Internally funded project
Start date : 01.01.2000
Project details
Short description
The electron beam offers the potential for innovative selective beam melting process strategies due its inertia-free deflection at extremely high speed.
A deep understanding of the process is developed with the help of different methods of in-situ process monitoring (thermal imaging and high speed camera). In particular, the potential to tailor the microstructure, grain structure and texture of the material with the help of the extremely high beam velocity is explored. In addition, we investigate the mechanisms of evaporation induced material displacement and the possibility to use this effect to realize hollow structures within components.
CRC DFG 814 “Additive Manufacturing” (http://www.sfb814.forschung.uni-erlangen.de/).
A further focus is on processing of single crystalline nickel-base alloys. We are designing building strategies to avoid cold and hot crack formation. The main challenge is to control directional and rapid solidification in order to realize single crystals directly developing from powder particles without any seed material. We are now able to realize large single crystals out of nickel-base alloys with unique homogeneity by selective electron beam melting.
CRC DFG TR 103 “From Atom to Turbine Blade” (http://www.sfb-transregio103.de/).
Scientific Abstract
Der Elektronenstrahl bietet aufgrund der Möglichkeit zur trägheitsfreien Ablenkung mit sehr hoher Geschwindigkeit das Potential für neuartige Prozessstrategien beim selektiven Strahlschmelzen.
Mit Hilfe verschiedener Methoden der in-situ Prozessüberwachung (Wärmebild- und Hochgeschwindigkeitskamera) wird ein erhöhtes Prozessverständnis erarbeitet. Insbesondere das Potential der Quasi-Multibeam-Strategie, die der Elektronenstrahl aufgrund seiner trägheitsfreien Ablenkbarkeit erlaubt, wird genutzt, um das Gefüge und die Textur des Werkstoffs durch eine gezielte Beeinflussung der Erstarrungsbedingungen lokal einzustellen. Darüber hinaus werden die Mechanismen der strahlbedingten Materialverfrachtung untersucht mit dem Ziel, bisher nicht erzeugbare Hohlstrukturen im Bauteil zu realisieren.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die additive Fertigung von einkristallinen Bauteilen aus Ni-Basis-Superlegierungen. Dabei soll das Potenzial, das die prozessinhärente, rasche gerichtete Erstarrung bietet, hinsichtlich der Realisierung von ultra-feinen, homogenen Mikrostrukturen ausgeschöpft werden, um das Eigenschaftsspektrum der Superlegierungen weiter zu verbessern. Die Herausforderung besteht darin, den Aufbauprozess soweit theoretisch zu verstehen und dadurch gezielt führen zu können, so dass ein einkristallines Gefüge entsteht.
Die Arbeiten zur Entwicklung von Prozessstrategien sind eingebettet in die DFG-Sonderforschungsbereiche 814 (http://www.sfb814.forschung.uni-erlangen.de/) und Transregio 103 (http://www.sfb-transregio103.de/).
