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Prozessoptimierung des SLM-Prozesses mit hoch-reflektiven und thermisch sehr gut leitenden Materialien durch systematische Parameterfindung und begleitende Simulationen am Beispiel von Silber

  • Additive Manufacturing durch Aufschmelzen von Metallpulvern hat sich auf breiter Front als Herstellverfahren, auch für Endprodukte, etabliert. Besonders für die Variante des Selective Laser Melting (SLM) sind Anwendungen in der Zahntechnik bereits weit verbreitet und der Einsatz in sensitiven Branchen wie der Luftfahrt ist in greifbare Nähe gerückt. Deshalb werden auch vermehrt Anstrengungen unternommen, um bisher nicht verarbeitete Materialien zu qualifizieren. Dies sind vorzugsweise Nicht-Eisen- und Edelmetalle, die sowohl eine sehr hohe Reflektivität als auch eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen – beides Eigenschaften, die die Beherrschung des Laser-Schmelzprozesses erschweren und nur kleine Prozessfenster zulassen. Die Arbeitsgruppe SLM des Lehr- und Forschungsgebietes Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik hat sich unter der Randbedingung einer kleinen und mit geringer Laserleistung ausgestatteten SLM Maschine der Aufgabe gewidmet und am Beispiel von Silber die Parameterfelder für Einzelspuren und wenig komplexe Geometrien systematisch untersucht. Die Arbeiten wurden von FEM Simulationen begleitet und durch metallographische Untersuchungen verifiziert. Die Ergebnisse bilden die Grundlage zur schnellen Parameterfindung bei komplexen Geometrien und bei Veränderungen der Zusammensetzung, wie sie bei zukünftigen Legierungen zu erwarten sind. Die Ergebnisse werden exemplarisch auf unterschiedliche Geometrien angewandt und entsprechende Bauteile gezeigt.
  • Additive manufacturing by melting of metal powders is a method that has been established even for the manufacturing of final products. In particular, Selective Laser Melting (SLM) is currently applied for prosthetic dentistry. In the near future, this technology will access sensitive industries like aerospace engineering. This leads to the need to process new materials. Therefore, especially non-ferrous metals and noble metals must be determined and qualified. These materials have in common a very high reflectivity and an excellent thermal conductivity. In general, these two properties counteract the control of the melt pool and contribute to very narrow process windows. The “SLM” research team of the Aachen University of Applied Science, AcUAS (FH Aachen) systematically investigated process parameter fields for silver. The work focused on a small SLM desktop machine with comparably low laser power. The results are verified using FEA and metallographic inspections and will support future set-ups for complex geometries. Furthermore, the obtained parameter fields are applied to make different geometric objects and to manufactured parts, which are presented.

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Metadaten
Author:Jan-Steffen Hötter, Miranda Fateri, Andreas Gebhardt
URN:http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:0009-2-33639
ISSN:1614-0923
Parent Title (German):RTejournal - Forum für Rapid Technologie
Document Type:Article
Language:German
Year of Completion:2012
Date of the Publication (Server):2013/02/14
Tag:SLM; Selektives Laser Schmelzen; Silber
Volume:9
Issue:1
First Page:1
Last Page:14
Link:http://www.rtejournal.de/ausgabe9/3363
Zugriffsart:weltweit
Institutes:FH Aachen / Fachbereich Maschinenbau und Mechatronik