Forum Innovation AM Bauteilgeometrie – unterschätzer Aspekt im 3D-Druck

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Forscher der FH Münster, der Uni Siegen und der NTNU Trondheim haben sich in einem Projekt zusammengeschlossen. Ihr Ziel: Durch Simulation des pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzens die Qualität und Produktionszeit metallischer Bauteile auf ein völlig neues Niveau zu heben.

Die additive Fertigungstechnologie, insbesondere das LPBF-Verfahren, hat sich in den letzten Jahren zu einer Schlüsseltechnologie für produzierende Unternehmen entwickelt. Vor allem in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und im Werkzeug- und Formenbau genießt das LPBF eine hohe Akzeptanz. Ihre wachsende Bedeutung und der zunehmende Einsatz in verschiedenen Industriezweigen lassen sich unter anderem auf eine flexible Materialwahl und die überaus große Designfreiheit zurückführen.

Im Rahmen von Forschungsarbeiten zum Einfluss der Bauteilgeometrie auf das Gefüge und die mechanischen Eigenschaften setzt die Fachhochschule Münster auf die Simulation des LPBF-Prozesses. Zum Einsatz kommt die Software Siemens NX mit dem Additive Manufacturing Add-on. In erster Linie werden bleibende Verformungen, die aus den während der Fertigung entstehenden Eigenspannung resultieren, simuliert. Im Mittelpunkt der Forschung steht die Berechnung des zeitlichen Temperaturfeldes im Bauteil während der Fertigung als Bestandteil der thermischen Historie. Die thermische Historie bezieht sich auf die raumzeitlichen Temperaturänderungen, die das Material während des gesamten Bauprozesses erfährt. Durch Simulation des Prozesses können diese Temperaturverläufe vor Beginn der Bauteilfertigung bestimmt werden. Dadurch werden eine Effizienzsteigerung, Kostenersparnis und Qualitätssicherung sichergestellt.