Temperaturadaptive Prozessauslegung für das Laser-Pulver-Auftragschweißen

ISBN-13: 9783662682067 / Niemiecki / Miękka / 2023

Markus Heilemann

Opis

In diesem Buch wird das Laser-Pulver-Auftragschweißen betrachtet, ein variabel einsetzbares generatives Fertigungsverfahren, das spezifische Vorteile in den Industriezweigen Beschichten, Reparieren und mittlerweile auch in der additiven Fertigung (3D-Druck) aufweist. Um das vollständige Potenzial als ressourcenschonende Technologie nutzen zu können, sind jedoch noch unterschiedliche Aufgabenstellungen entlang der Prozesskette zu optimieren. In der Anwendung lassen sich starke Abhängigkeiten zwischen der Bauteilgeometrie und dem Prozess beobachten, sodass nach heutigem Stand keine einheitliche Aufbaustrategie für beliebige Bauteile angewendet werden kann. Durch signifikante Unterschiede der thermischen Randbedingungen im Prozess und zwischen den Bauteilgeometrien wird oftmals eine variierende Prozessstabilität und damit auch Bauteilqualität beobachtet. Es ist somit stets eine iterative, meist experimentelle Prozessoptimierung notwendig. Diese erfordert Expertenwissen und geht mit hohen Ressourcenkosten sowie langen Entwicklungszeiten einher. Folglich ist eine breite Industrialisierung dieses Verfahrens speziell für die additive Fertigung nach wie vor eingeschränkt. Um diesem Defizit entgegenzuwirken, wird in dem vorliegenden Buch eine temperaturadaptive Prozessauslegung vorgestellt. Auf Grundlage von empirisch ermittelten Daten und einer thermischen Simulation wird eine automatisierte Generierung einer angepassten Prozessstrategie für beliebige Bauteile ermöglicht.

Spis treści

Einleitung.- Stand der Wissenschaft und Technik.- Zielstellung und methodisches Vorgehen.- Anlagen- und Systemtechnik.- Prozessauslegung mittels Randbedingungsanalyse.- Bedeutung der Ergebnisse für die Praxis.- Zusammenfassung.- Ausblick.

O autorze

Markus Heilemann studierte Maschinenbau mit den Schwerpunkten Werkstofftechnik und Produktionstechnologien an der Technischen Universität Hamburg (TUHH). Nach seinem Abschluss im Oktober 2016 fing er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Laser Zentrum Nord (LZN) GmbH an zu arbeiten und begann dort seine Doktorarbeit bei Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann (Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik der TUHH). Herr Heilemann arbeitete bis August 2023 als Gruppenleiter und stellvertretender Abteilungsleiter an der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT - in die die LZN GmbH 2018 überführt wurde - und promovierte im selbigen Jahr.

Blurb

In diesem Buch wird das Laser-Pulver-Auftragschweißen betrachtet, ein variabel einsetzbares generatives Fertigungsverfahren, das spezifische Vorteile in den Industriezweigen Beschichten, Reparieren und additiver Fertigung (3D-Druck) aufweist. Um das vollständige Potenzial als ressourcenschonende Technologie nutzen zu können, sind jedoch noch unterschiedliche Aufgabenstellungen entlang der Prozesskette zu adressieren. Durch signifikante Unterschiede der thermischen Randbedingungen im Prozess und zwischen den Bauteilgeometrien wird oftmals eine variierende Prozessstabilität und damit auch Bauteilqualität beobachtet. Um diesem Defizit entgegenzuwirken, wird in dem vorliegenden Buch eine temperaturadaptive Prozessauslegung vorgestellt. Auf Grundlage von experimentell ermittelten Daten und einer thermischen Simulation wird eine automatisierte Generierung einer angepassten Prozessstrategie für beliebige Bauteile ermöglicht.

Der Inhalt

• Neue Methodik zur temperaturadaptiven Prozessauslegung für das Laser-Pulver-Auftragschweißen
• Korrelation zwischen unterschiedlichen Prozessgrößen und den thermischen Randbedingungen
• Makro-Simulationsmodell zur Berechnung des orts- und zeitaufgelösten Temperaturfeldes

Der Autor
Markus Heilemann studierte Maschinenbau mit den Schwerpunkten Werkstoff- und Produktionstechnik an der Technischen Universität Hamburg (TUHH). Nach seinem Abschluss war er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Laser Zentrum Nord (LZN) GmbH tätig und begann dort seine Doktorarbeit bei Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann (Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik der TUHH). Herr Heilemann arbeitete bis 2023 als Gruppenleiter am Fraunhofer IAPT - in das die LZN GmbH 2018 überführt wurde - und promovierte im selbigen Jahr.