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Homogenisierung lokaler Prozesscharakteristika für das Laserstrahlschmelzen = Homogenization of local process characteristics for powder bed fusion of metal with laser beam
2022 & 2023
Dissertation, RWTH Aachen University, 2022
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2023
Genehmigende Fakultät
Fak04
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2022-11-04
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2023-00508
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/862429/files/862429.pdf
Einrichtungen
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
Kurzfassung
Das Laserstrahlschmelzen (englisch: Powder Bed Fusion of Metal withLaser Beam, PBF-LB/M) ist eines der serienmäßig verwendeten additiven Verfahren für die Fertigung komplexer Triebwerkskomponenten. Verfahrensbedingte konstruktive Möglichkeiten bieten Gewichtseinsparungen im Betrieb des Triebwerks und infolgedessen enormes Potential für zukünftige Triebwerksgenerationen. Prämisse für die Verwendbarkeit von PBF-LB/M-Bauteilen in Luftfahrtanwendungen sind reproduzierbare und bauraumpositionsunabhängige Bauteilcharakteristika, wie beispielsweise die Dichte oder die Oberflächenrauheit, die nur eingeschränkt gewährleistet werden können. So können lokale Veränderungen innerhalb der Prozesscharakteristika, wie beispielsweise der Energieeinkopplung, des Pulverauftrages oder der Schutzgasströmung, eine Beeinflussung rissinitiierender Bauteilcharakteristika bewirken, wodurch das Ermüdungsverhalten beeinträchtigt wird. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss lokaler Prozesscharakteristika auf rissinitiierende Bauteilcharakteristika identifiziert, evaluiert und mittels Prozess- und Anlagenadaptionen beeinflusst. Während anfangs die Prozesscharakteristika mittels einer Homogenitätsanalyse hinsichtlich ihrer Bauraumpositionsabhängigkeit bewertet werden, erfolgt anschließend die jeweilige Einflussevaluation der Bauteilcharakteristika mittels Regressionsmodellen. Auf Basis der Erkenntnisse wird eine Synthese von Homogenisierungskonzepten inklusive der dazugehörigen konstruktiven Ausgestaltung durchgeführt. Abschließend werden die Veränderungen der Prozesscharakteristika durch die verwendeten Homogenisierungskonzepte quantifiziert und die Regressionsmodelle mit den Messergebnissen validiert.Powder Bed Fusion of Metal with Laser Beam (PBF-LB/M) is one of the additive processes used in series production of complex engine components. Process-related design options offer weight savings inengine operation and, as a result, enormous potential for future engine generations. The premise for the usability of PBF-LB/M components in aerospace applications are reproducible and build platform-independent component characteristics, such as density or surface roughness, which can only be guaranteed to a limited extent. Thus, local variations within the process characteristics, such as energy input, powder application or shielding gas flow, can cause an influence on crack-initiating component characteristics, therefore affecting the fatigue behavior. Within the scope of this work, the influence of local process characteristics on the crack-initiating component characteristics is identified,evaluated and influenced by means of process and machine adaptations.While the process characteristics are initially examined by means of ahomogeneity analysis regarding their build platform dependency, the respective influence evaluation of the component characteristics is then carried out by means of regression models. Based on the results, a synthesis of homogenization concepts including the corresponding designis conducted. Finally, the changes in the process characteristics caused by the homogenization concepts used are quantified and the regression models are validated with the measurement results.
OpenAccess: 
PDF
(zusätzliche Dateien)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis/Book
Format
online, print
Sprache
German
Externe Identnummern
HBZ: HT021701870
Interne Identnummern
RWTH-2023-00508
Datensatz-ID: 862429
Beteiligte Länder
Germany
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