Material- und prozessgerechte zerstörungsfreie Prüfung additiv gefertigter Bauteile mittels Computertomographie
Ziel des Projektes ist es, die Porenmorphologie und Mikrostruktur von mittels LPBF gefertigten Bauteilen aus AlSi10Mg zu charakterisieren und den Einfluss von Bauteilgeometrien und Prozesseinstellungen auf diese Eigenschaften zu erforschen. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf der Untersuchung von Proben mittels µCT, welche es erlaubt Zusammenhänge zwischen der Position sowie Morphologie von Poren im Bauteil mit der entsprechenden Laserpfadführung herzustellen, wofür eigene Datenanalysesoftware entwickelt wird. Die erhaltenen Daten können dazu dienen, lokale mechanische Eigenschaften der additiv gefertigten Bauteile zu charakterisieren und damit Druckstrategien zu verbessern. Weiterhin können dadurch prozessbedingte Bauteilschwachpunkte vorhergesagt werden. In-Situ Zugversuche im µCT, durch die Verformungen dreidimensional erfasst werden können, erlauben eine genaue Betrachtung der Schädigungsentwicklung ausgehend von prozess-bedingten Poren im elasto-plastischen Bereich.
Motivation
In den letzten Jahren hat sich die pulverbettbasierte additive Fertigung von Bauteilen im Hinblick auf die Verwendung in neuen Anwendungsfeldern stetig weiterentwickelt. Eine Herausforderung bleibt dabei, gleichbleibende mechanische Eigenschaften der Bauteile zu gewährleisten um eine genaue Auslegung und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Diese Eigenschaften werden von prozessbedingten Defekten bestimmt, deren Verteilung in den gedruckten Bauteilen dabei nicht nur von der Prozessführung, sondern auch von der Bauteilgeometrie und deren lokalen Ausprägung abhängt. Die Porenmorphologie und –verteilung sowie die Mikrostruktur von mittels LPBF gefertigten Bauteilen aus AlSi10Mg soll insbesondere im Hinblick auf Zusammenhänge mit der Bauteilgeometrie sowie Prozesseinstellungen charakterisiert werden, um schließlich verbesserte Herstellungsstrategien zu erstellen.
Ziele
- Verbesserung der Prozesskontrolle im Hinblick auf die Reduktion und Entstehung der Porosität
- Entwicklung von automatisierten, materialographischen Auswertungsmethoden auf Basis von mikro-computertomographischen Daten für Mikrostrukturmerkmale im SLM Untersuchungen
- Porosität bei Variation der Prozess- und Bauteilparameter
- Korrelation von mikrostrukturellen Eigenschaften mit der Laserpfadführung
- Bildverarbeitungsmethodenentwicklung zur Visualisierung der Mikrostrukturcharakteristika
- µCT In-situ Versuche an bauteilnahen Testkörpern
