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Reproduzierbarkeit des Laserstrahlschmelzens im Hinblick auf einen Einsatz in der automobilen Serienproduktion

ISBN: 978-3-86359-846-4

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Kurzübersicht

In vorliegender Arbeit wird erörtert, wie sich die Reproduzierbarkeit des Laserstrahlschmelzprozesses (L-PBF) bei einer Simulation einer automobilen Serienproduktion verhält. Auf Basis der Reproduzierbarkeitsuntersuchungen werden Ursache-Wirkungsbeziehungen mit starker Auswirkung identifiziert. In Form von Konzeptstudien werden Möglichkeiten zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit erprobt. Die Arbeit trägt somit zur Industrialisierung des Laserstrahlschmelzens in der automobilen Serienproduktion bei.

Reproduzierbarkeit des Laserstrahlschmelzens im Hinblick auf einen Einsatz in der automobilen Serienproduktion

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Details

Die vorliegende Arbeit erörtert die Forschungsfrage, wie sich die statistisch abgesicherte Reproduzierbarkeit der relativen Bauteildichte sowie der quasi-statischen-mechanischen Materialkennwerte in Abhängigkeit des Anlagenfüllgrades im Laserstrahlschmelzprozess (L-PBF) ausprägt. Untersucht wird die Reproduzierbarkeit anhand der Aluminiumlegierung AlSi10Mg und der Stahllegierung 1.2709. Diese Werkstoffe werden auf zwei sich unterscheidenden Anlagentypen verarbeitet. Bewertet wird die Reproduzierbarkeit nach der in der automobilen Serienproduktion gängigen Methodik der Maschinenfähigkeitsuntersuchung. Im Zuge dessen werden Baujobs mit eigens entwickelten Probekörpern bei verschiedenen Auslastungszuständen der Fertigungsanlagen reproduziert. Aufbauend auf den gefertigten Baujobs werden über 100 potenzielle Einflussgrößen hinsichtlich der Auswirkung auf die Reproduzierbarkeit der relativen Bauteildichte bewertet. Identifiziert wird, welche Einflussgrößen maßgebend für die Reproduzierbarkeit des Fertigungsprozesses sind. Anschließend werden Konzeptstudien von Prozessverbesserungs- und Überwachungsmaßnahmen entwickelt und erprobt. Unter anderem wird ein Laserlinienscannersystem zur Vermessung der Pulverbetttopografie in der Fertigungsanlage implementiert. Durch dieses können Poren, die durch Schweißspritzer zustande kommen, während des Prozesses detektiert werden. Zur Erlangung konstanter Laserstrahlbedingungen wird eine automatisierte Reinigung des Laserschutzglases konstruiert und ihre Wirkung erprobt. Mittels einer CMOS-Kamera können die eingestellten Laserparameter in-situ überwacht werden. Eine Steigerung der relativen Bauteildichte in Abhängigkeit des Einflusses des Schutzgasstromes wird mittels eines mitgeführten Schutzgasströmungskonzeptes in der Fertigungsanlage erreicht. Das Strömungskonzept wird mit den Laserstrahlen mitgeführt und bewirkt durch die geringe überströmte Fläche eine gleichmäßige Schutzgasströmung. Die Auswirkungen dieser Anpassungen auf die relative Bauteildichte wird untersucht und gezeigt, dass eine Steigerung der Reproduzierbarkeit der relativen Bauteildichte herbeigeführt werden kann. Abschließend wird die Anwendung der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit anhand der Produktion eines automobilen Serienbauteils vorgestellt.

Zusatzinformation

Autor Haeckel, Felix
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-846-4
Gewicht 0.384 kg
Erscheinungsdatum 15.04.2020
Lieferzeit 3-4 Tage
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