BUP27 - LMD HeatCont

Mithilfe des LMD-Verfahrens (Laser Metal Deposition, auch Laserauftragsschweißen) können komplette Bauteile oder additive Strukturen auf bereits vorhandenen Bauteilen durch das Schmelzen von zugeführtem Pulver erzeugt werden.

Der LMD-Prozess besteht aus einer Vielzahl an komplexen thermischen Mechanismen, die ein rapides Schmelzen und Abkühlen beinhalten. Besonders das schnelle Abkühlen der abgeschiedenen Strukturen beeinflusst die mechanischen Eigenschaften, die Entstehung möglicher Defekte und die Maßhaltigkeit.  Dieses Abkühlverhalten kann durch die Temperierung des Substrats gesteuert werden. Durch ein asymmetrisches Temperieren können gezielt lokal die Werkstückeigenschaften und -maßhaltigkeit beeinflusst werden.

Ziel, Vorgehen und Nutzen

Im Zuge dieses Projektes wird die Beeinflussung der Abkühlgeschwindigkeit von mithilfe des LMD-Prozesses gefertigter Strukturen untersucht. Die Abkühlgeschwindigkeit wird durch das Heizen des Substrats verlangsamt und durch dessen Kühlen beschleunigt. Während das Substratheizen zur Verbesserung der Anbindung und zur Reduzierung von Defekten in schwerschweißbaren Pulver- und Substratwerkstoffen beiträgt, kann mit der Substratkühlung das Überhitzen der erzeugten Struktur verhindert werden.

Für diese Untersuchung wird eine Plattform entwickelt, mit der lokale unterschiedliche Substrattemperaturen erzeugt werden können. Auf der Plattform kann der gezielte Einfluss des asymmetrischen Temperierens auf die Werkstückeigenschaften und -verformung untersucht und getestet werden.

Der hier verfolgte Ansatz eröffnet neue Potenziale im Bereich der Fertigung komplexer geometrischer Strukturen, die bisher mit dem LMD-Prozess schwer herstellbar sind. Zudem ergeben sich durch die produktive und wirtschaftliche Fertigung von komplexen Strukturen mit lokal angepassten Funktionseigenschaften neuer Konstruktionsweisen von Strukturkomponenten, welche bisher technisch nur mit hohem Aufwand und wirtschaftlich nicht sinnvoll umsetzbar sind.