Die TUM koordiniert das InShaPe-Projektkonsortium, das elf Mitglieder aus Frankreich, Israel, Italien, den Niederlanden, Schweden, Slowenien, Spanien und Deutschland umfasst. Ziel des EU-Projekts ist es, ein neuartiges laser-basiertes Pulverbettschmelzverfahren für Metalle (PBF-LB/M) zu entwickeln, das eine grüne additive Fertigung mit deutlich höheren Fertigungsraten bei geringeren Kosten pro Teil, weniger Energieverbrauch und weniger Ausschuss ermöglicht. Zwei wichtige technische Innovationen treiben diesen Ansatz für nachhaltige additive Fertigung (AF) voran: ein auf künstlicher Intelligenz (KI) basierendes Strahlformungsmodul, das beliebige Strahlformen erzeugen kann, und ein multispektrales Inline-Überwachungs- und Steuerungssystem zum besseren Verständnis, zur Optimierung und zur Steuerung des Fertigungsprozesses mit unterschiedlichen Strahlformen.
Die Strahlform und die Bearbeitungsstrategie haben einen großen Einfluss auf die Prozessstabilität, die Schmelzbadgeometrie und die resultierende Mikrostruktur. Um die verschiedenen Einflüsse im Rahmen des InShaPe-Projekts zu untersuchen, wurde an der TUM ein EOS M290 3D-Drucker mit einem Strahlformungsmodul und einem Multispektralkamerasystem installiert. Mit diesem neuen System ist es möglich, einen PBF-LB/M-Prozess mit beliebigen Strahlformen zu fahren und das entstehende Schmelzbad zu beobachten, um daraus Erkenntnisse zu gewinnen und Rückschlüsse zu ziehen. Neben der Standard-Gauß-Form testete das Team bereits verschiedene Ring-Kern-Verteilungen, eine C-Form und eine computersimulierte "Chair"-Form auf der Anlage, die erste vielversprechende Ergebnisse zeigen:
- Verbesserung der Prozessstabilität
- Verbesserung der Bauteilqualität
- Anpassung der Mikrostruktur möglich
- Vergrößerung des Prozessfensters
Richards Aufgabe ist es, ein KI-basiertes "Rezeptbuch"-Framework zu entwickeln, das alle gesammelten Prozessdaten nutzt, um Zusammenhänge zwischen der Bauteilgeometrie, der Strahlform, den Prozessparametern, dem Laserpfad und den resultierenden Bauteileigenschaften wie der Mikrostruktur, den mechanischen Bauteileigenschaften oder der Oberflächenqualität zu untersuchen. Die nächsten Schritte sind ein Prototyp des Frameworks und weitere Experimente mit verschiedenen Strahlformen und Prozessparametern.
Links:
Richard Off
Professorship of Laser-basierte Additive Manufacturing
TUM.Additive
TUM School of Engineering and Design
Die TUM präsentiert Richard Offs Projekt und weitere Forschungen zu AF aus verschiedenen Projekten und Lehrstühlen auf der Messe Formnext vom 7. bis 10. November in Frankfurt (Halle 12.1 am Stand C71) und Erfahrungen austauschen. Diskutieren Sie mit den Wissenschaftler:innen die neuesten Forschungsergebnisse!