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Additive Fertigung

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Additive Fertigung


   Die Arbeitsgruppe Additive Fertigung (AM) beschäftigt sich mit innovativen Methoden der pulver- bzw. strahlbasierten AM, der Weiterentwicklung von AM-Prozessen und der Entwicklung von speziellen AM-Legierungen. Zum Einsatz kommt überwiegend das selektive Elektronenstrahlschmelzen (SEBM), aber auch die Lasertechnologie.
   Es stehen verschiedene EBM-Anlagen der Firma Arcam zur pulverbettbasierten additiven Fertigung mit dem Elektronenstrahl zur Verfügung, sowie nach Weiterentwicklung und Umbau einer kommerziellen Anlage auch ein Aufbau mit 6 kW Leistung. Die vakuumbasierte Elektronenstrahltechnologie erlaubt Bauraumtemperaturen von über 1000°C und dadurch erst eine qualitativ hochwertige Verarbeitung von Hochleistungswerkstoffen.

Entwicklung von Prozessstrategien
Erweiterung des Potentials von SEBM durch verbesserte Elektronenstrahltechnologie
Legierungsentwicklung für die additive Fertigung
Selektives Elektronenstrahlschmelzen von speziellen Legierungen
Zellulare mechanische Metamaterialien

RA

Raja Abdul Baseer

TB

Timo Berger (M.Sc.)

JB

Jonas Böhm

YC

Yong Chen (M.Sc.)

MK

Moritz Kandler (M.Sc.)

JR

Jakob Renner (M.Sc.)

KT

Katharina Titz

YW

Yannic Westrich

JY

Jihui Ye


Beiträge in Fachzeitschriften

  • Fink A., Rudolf D., Wahlmann B., Freund H., Körner C.:
    Thermo‐mechanical Study on Auxetic Shape Memory Periodic Open Cellular Structures—Part II: Mechanical and Shape Memory Properties
    In: Advanced Engineering Materials 26 (2024)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.202401310
  • Yang Z., Koepf JA., Markl M., Körner C.:
    Effect of scanning strategies on grain structure and texture of additively manufactured lattice struts: A numerical exploration
    In: Advanced Engineering Materials (2024)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.202400661
  • Kupfer T., Breuning C., Markl M.:
    Graph-based spot melting sequence for electron beam powder bed fusion
    In: Additive Manufacturing 91 (2024), Art.Nr.: 104321
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2024.104321
  • Markl M., Azadi Tinat MR., Berger T., Renner J., Körner C.:
    Extracting powder bed features via electron optical images during electron beam powder bed fusion
    In: Additive Manufacturing Letters 10 (2024), Art.Nr.: 100220
    ISSN: 2772-3690
    DOI: 10.1016/j.addlet.2024.100220
  • Semjatov N., Wahlmann B., Körner C.:
    Multiple interaction electron beam powder bed fusion for controlling melt pool dynamics and improving surface quality
    In: Additive Manufacturing 90 (2024), Art.Nr.: 104316
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2024.104316
  • Böhm J., Breuning C., Markl M., Körner C.:
    A new approach of preheating and powder sintering in electron beam powder bed fusion
    In: International Journal of Advanced Manufacturing Technology (2024)
    ISSN: 0268-3768
    DOI: 10.1007/s00170-024-13966-1
  • Ye J., Semjatov N., Bidola P., Lindwall G., Körner C.:
    Revealing the Mechanisms of Smoke during Electron Beam–Powder Bed Fusion by High-Speed Synchrotron Radiography
    In: Journal of Manufacturing and Materials Processing 8 (2024), Art.Nr.: 103
    ISSN: 2504-4494
    DOI: 10.3390/jmmp8030103
  • Fink A., Wahlmann B., Körner C.:
    Anisotropic Superelastic and Shape Memory Effect of Nitinol Manufactured by Electron Beam Powder Bed Fusion
    In: Advanced Materials & Sustainable Manufacturing 1 (2024), Art.Nr.: 10004
    ISSN: 3006-2810
    DOI: 10.35534/amsm.2024.10004
  • Yang Z., Markl M., Körner C.:
    Comprehensive numerical investigation of laser powder bed fusion process conditions for bulk metallic glasses
    In: Additive Manufacturing 81 (2024), Art.Nr.: 104026
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2024.104026
  • Koepf JA., Pistor J., Markl M., Körner C.:
    Numerical Microstructure Prediction for Lattice Structures Manufactured by Electron Beam Powder Bed Fusion
    In: Crystals 14 (2024), Art.Nr.: 149
    ISSN: 2073-4352
    DOI: 10.3390/cryst14020149
  • Zallmann S., Fu Z., Körner C.:
    Powder sintering kinetics during electron beam based additive manufacturing
    In: Powder Technology 434 (2024), Art.Nr.: 119332
    ISSN: 0032-5910
    DOI: 10.1016/j.powtec.2023.119332
  • Breuning C., Markl M., Körner C.:
    A Scan Strategy Based Compensation of Cumulative Heating Effects in Electron Beam Powder Bed Fusion
    In: Progress in Additive Manufacturing (2024)
    ISSN: 2363-9512
    DOI: 10.1007/s40964-024-00807-6
  • Ye J., Chen T., Körner C.:
    Correlating outgassing and smoke phenomenon in electron beam powder bed fusion of Ti6Al4V using a residual gas analyzer
    In: Progress in Additive Manufacturing (2024)
    ISSN: 2363-9512
    DOI: 10.1007/s40964-024-00745-3
  • Titz K., Vollhüter J., Randelzhofer P., Neumeier S., Göken M., Wahlmann B., Körner C.:
    Design and Characterization of a Novel NiAl–(Cr,Mo) Eutectic Alloy
    In: Advanced Engineering Materials (2024)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.202302079
  • Renner J., Markl M., Körner C.:
    In situ build surface topography determination in electron beam powder bed fusion
    In: Progress in Additive Manufacturing (2024)
    ISSN: 2363-9512
    DOI: 10.1007/s40964-024-00621-0
  • Breuning C., Markl M., Körner C.:
    Correction to: A Scan Strategy Based Compensation of Cumulative Heating Effects in Electron Beam Powder Bed Fusion (Progress in Additive Manufacturing, (2024), 10.1007/s40964-024-00807-6)
    In: Progress in Additive Manufacturing (2024)
    ISSN: 2363-9512
    DOI: 10.1007/s40964-024-00841-4
  • Markl M., Colosimo BM., Körner C.:
    Progress in electron beam additive manufacturing
    In: Progress in Additive Manufacturing (2024)
    ISSN: 2363-9512
    DOI: 10.1007/s40964-024-00679-w
  • Rudolf D., Fink A., Körner C., Freund H.:
    Thermo-Mechanical Study on Auxetic Shape Memory Periodic Open Cellular Structures—Part I: Characterization of Reentrant Geometry and Effective Heat Conductivity
    In: Advanced Engineering Materials (2024)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.202401717
  • Chen Y., Fu Z., Ye J., Wahlmann B., Körner C.:
    Additive Manufacturing of TiC/Steel Composites Using Electron Beam Melting and In Situ Infiltration
    In: Advanced Engineering Materials (2024)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.202301313
  • König HH., Semjatov N., Spartacus G., Bidola P., Ioannidou C., Ye J., Renner J., Lienert U., Abreu-Faria G., Wahlmann B., Wildheim M., Ackelid U., Beckmann F., Staron P., Hedström P., Körner C., Lindwall G.:
    MiniMelt: An instrument for real-time tracking of electron beam additive manufacturing using synchrotron x-ray techniques
    In: Review of Scientific Instruments 94 (2023)
    ISSN: 0034-6748
    DOI: 10.1063/5.0177255
  • Wahlmann B., Markl M., Körner C.:
    A Thermo-Mechanical Model for Hot Cracking Susceptibility in Electron Beam Powder Bed Fusion of Ni-Base Superalloys
    In: Materials & Design 237 (2023), S. 112528
    ISSN: 0264-1275
    DOI: 10.1016/j.matdes.2023.112528
  • Knörlein J., Franke MM., Schloffer M., Berger T., Körner C.:
    Microstructure and mechanical properties of additively manufactured γ-TiAl with dual microstructure
    In: Intermetallics 161 (2023), Art.Nr.: 107978
    ISSN: 0966-9795
    DOI: 10.1016/j.intermet.2023.107978
  • Breuning C., Markl M., Körner C.:
    A return time compensation scheme for complex geometries in electron beam powder bed fusion
    In: Additive Manufacturing 76 (2023), S. 103767
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2023.103767
  • Reith M., Franke M., Körner C.:
    Robust γ-TiAl Dual Microstructure Concept by Advanced Electron Beam Powder Bed Fusion Technology
    In: Crystals 13 (2023), Art.Nr.: 1348
    ISSN: 2073-4352
    DOI: 10.3390/cryst13091348
  • Yang Z., Huber F., Krapf A., Merle B., Markl M., Schmidt M., Körner C.:
    Revealing bulk metallic glass crystallization kinetics during laser powder bed fusion by a combination of experimental and numerical methods
    In: Journal of Non-Crystalline Solids 619 (2023), Art.Nr.: 122532
    ISSN: 0022-3093
    DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2023.122532
  • Fink A., Fu Z., Körner C.:
    Functional properties and shape memory effect of Nitinol manufactured via electron beam powder bed fusion
    In: Materialia 30 (2023), Art.Nr.: 101823
    ISSN: 2589-1529
    DOI: 10.1016/j.mtla.2023.101823
  • Förner A., Vollhüter J., Krapf A., Jamjoom AFA., Hausmann D., Wahlmann B., Fu Z., Körner C., Neumeier S., Göken M.:
    Using Selective Electron Beam Melting to Enhance the High-Temperature Strength and Creep Resistance of NiAl–28Cr–6Mo In Situ Composites
    In: Advanced Engineering Materials (2023)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.202300407
  • Renner J., Grund J., Markl M., Körner C.:
    A Ray Tracing Model for Electron Optical Imaging in Electron Beam Powder Bed Fusion
    In: Journal of Manufacturing and Materials Processing 7 (2023), Art.Nr.: 87
    ISSN: 2504-4494
    DOI: 10.3390/jmmp7030087
  • Ye J., Renner J., Körner C., Fu Z.:
    Electron-optical observation of smoke evolution during electron beam powder bed fusion
    In: Additive Manufacturing 70 (2023), Art.Nr.: 103578
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2023.103578
  • Baumgärtner B., Rothfelder R., Greiner S., Breuning C., Renner J., Schmidt M., Drummer D., Körner C., Markl M., Hausotte T.:
    Evaluation of Additively-Manufactured Internal Geometrical Features Using X-ray-Computed Tomography
    In: Journal of Manufacturing and Materials Processing (2023)
    ISSN: 2504-4494
    DOI: 10.3390/jmmp7030095
  • Yang J., Fu Z., Körner C.:
    Structure Design of Soft Magnetic Materials using Electron Beam‐based Additive Manufacturing
    In: Advanced Materials (2023)
    ISSN: 0935-9648
    DOI: 10.1002/adma.202300837
  • Nahr F., Rasch M., Burkhardt C., Renner J., Baumgärtner B., Hausotte T., Körner C., Steinmann P., Mergheim J., Schmidt M., Markl M.:
    Geometrical Influence on Material Properties for Ti6Al4V Parts in Powder Bed Fusion
    In: Journal of Manufacturing and Materials Processing 7 (2023), S. 82
    ISSN: 2504-4494
    DOI: 10.3390/jmmp7030082
  • Mergheim J., Breuning C., Burkhardt C., Hübner D., Köpf J., Herrnböck L., Yang Z., Körner C., Markl M., Steinmann P., Stingl M.:
    Additive manufacturing of cellular structures: Multiscale simulation and optimization
    In: Journal of Manufacturing Processes 95 (2023), S. 275-290
    ISSN: 1526-6125
    DOI: 10.1016/j.jmapro.2023.03.071
  • Franke M., Arnold C., Körner C.:
    In-situ quality assurance for electron-based additive manufacturing by electron optical observation
    In: Progress in Additive Manufacturing 8 (2023), S. 55-60
    ISSN: 2363-9512
    DOI: 10.1007/s40964-022-00382-8
  • Laube A., Sánchez Batalla B., Weidlich C., Hofer A., Bachmann J., Zallmann S., Körner C., Fischer S., Chica A., Struckmann T.:
    Tubular PEM electrolysis cells with a 3D-printed oxygen electrode and ALD catalyst coating
    In: International Journal of Hydrogen Energy 49 (2023), S. 437-448
    ISSN: 0360-3199
    DOI: 10.1016/j.ijhydene.2023.08.084
  • Uddagiri M., Shchyglo O., Steinbach I., Wahlmann B., Körner C.:
    Phase-Field Study of the History-Effect of Remelted Microstructures on Nucleation During Additive Manufacturing of Ni-Based Superalloys
    In: Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science (2023)
    ISSN: 1073-5623
    DOI: 10.1007/s11661-023-07004-0
  • Yang J., Fu Z., Wahl L., Travitzky N., Körner C.:
    Correlation Between Structural Features and Magnetic Performance of Fe93.5Si6.5 (wt.%) Soft Magnetic Materials
    In: Advanced Functional Materials (2023)
    ISSN: 1616-301X
    DOI: 10.1002/adfm.202308194
  • Reith M., Franke M., Körner C.:
    Impact of the acceleration voltage on the processing of γ-TiAl via electron beam powder bed fusion
    In: Progress in Additive Manufacturing (2023)
    ISSN: 2363-9512
    DOI: 10.1007/s40964-023-00499-4
  • Vaghela R., Arkudas A., Gage D., Körner C., von Hörsten S., Salehi S., Horch RE., Hessenauer M.:
    A Novel Window into Angiogenesis — Intravital Microscopy in the AV-Loop-Model
    In: Cells 12 (2023), Art.Nr.: 261
    ISSN: 2073-4409
    DOI: 10.3390/cells12020261
  • Renner J., Breuning C., Markl M., Körner C.:
    Surface topographies from electron optical images in electron beam powder bed fusion for process monitoring and control
    In: Additive Manufacturing 60 (2022), Art.Nr.: 103172
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2022.103172
  • Yang Z., Markl M., Körner C.:
    Predictive simulation of bulk metallic glass crystallization during laser powder bed fusion
    In: Additive Manufacturing 59 (2022), Art.Nr.: 103121
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2022.103121
  • Reith M., Breuning C., Franke M., Körner C.:
    Impact of the Power-Dependent Beam Diameter during Electron Beam Additive Manufacturing: A Case Study with γ-TiAl
    In: Applied Sciences 12 (2022), Art.Nr.: 11300
    ISSN: 2076-3417
    DOI: 10.3390/app122111300
  • Knoerlein J., Franke MM., Schloffer M., Körner C.:
    In-situ aluminum control for titanium aluminide via electron beam powder bed fusion to realize a dual microstructure
    In: Additive Manufacturing 59 (2022)
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2022.103132
  • Arnold C., Körner C.:
    Electron-optical in-situ metrology for electron beam powder bed fusion: calibration and validation
    In: Measurement Science & Technology 33 (2022), Art.Nr.: 014001
    ISSN: 0957-0233
    DOI: 10.1088/1361-6501/ac2d5c
  • Poller MJ., Renz C., Wolf T., Körner C., Wasserscheid P., Albert J.:
    3D-Printed Raney-Cu POCS as Promising New Catalysts for Methanol Synthesis
    In: Catalysts 12 (2022)
    ISSN: 2073-4344
    DOI: 10.3390/catal12101288
  • Fu Z., Ye J., Franke M., Körner C.:
    A novel approach for powder bed-based additive manufacturing of compositionally graded composites
    In: Additive Manufacturing 56 (2022), Art.Nr.: 102916
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2022.102916
  • Fiegl T., Franke M., Körner C.:
    Correlation of powder degradation, energy absorption and gas pore formation in laser-based powder bed fusion process of AlSi10Mg0.4
    In: Additive Manufacturing 56 (2022)
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2022.102917
  • Breuning C., Pistor J., Markl M., Körner C.:
    Basic Mechanism of Surface Topography Evolution in Electron Beam Based Additive Manufacturing
    In: Materials 15 (2022), Art.Nr.: 4754
    ISSN: 1996-1944
    DOI: 10.3390/ma15144754
  • Ioannidou C., König HH., Semjatov N., Ackelid U., Staron P., Körner C., Hedström P., Lindwall G.:
    In-situ synchrotron X-ray analysis of metal Additive Manufacturing: Current state, opportunities and challenges
    In: Materials and Design 219 (2022), Art.Nr.: 110790
    ISSN: 0261-3069
    DOI: 10.1016/j.matdes.2022.110790
  • Bortoluci Ormastroni LM., Lopez-Galilea I., Pistor J., Ruttert B., Körner C., Theisen W., Villechaise P., Pedraza F., Cormier J.:
    Very high cycle fatigue durability of an additively manufactured single-crystal Ni-based superalloy
    In: Additive Manufacturing 54 (2022), Art.Nr.: 102759
    ISSN: 2214-7810
    DOI: 10.1016/j.addma.2022.102759
  • Krohmer E., Schmeiser F., Wahlmann B., Rosigkeit J., Graf G., Spoerk-Erdely P., Clemens H., Staron P., Körner C., Reimers W., Uhlmann E.:
    Revealing dynamic processes in laser powder bed fusion with in situ X-ray diffraction at PETRA III
    In: Review of Scientific Instruments 93 (2022)
    ISSN: 0034-6748
    DOI: 10.1063/5.0077105
  • Kotzem D., Teschke M., Jüchter V., Körner C., Walther F.:
    Microstructure analysis and mechanical properties of electron beam powder bed fusion (PBF-EB)-manufactured gamma-titanium aluminide (TiAl) at elevated temperatures
    In: MP Materials Testing 64 (2022), S. 636-646
    ISSN: 0025-5300
    DOI: 10.1515/mt-2021-2137
  • Vaghela R., Arkudas A., Gage D., Körner C., Von Hoersten S., Salehi S., Horch RE., Hessenauer M.:
    Microvascular development in the rat arteriovenous loop model in vivo-A step by step intravital microscopy analysis
    In: Journal of Biomedical Materials Research Part A (2022)
    ISSN: 1549-3296
    DOI: 10.1002/jbm.a.37395
  • Yang Z., Wang H., Krauß S., Huber F., Merle B., Schmidt M., Markl M., Körner C.:
    Evolution of an industrial-grade Zr-based bulk metallic glass during multiple laser beam melting
    In: Journal of Non-Crystalline Solids 589 (2022), Art.Nr.: 121649
    ISSN: 0022-3093
    DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2022.121649
  • Hofer A., Wachter S., Döhler D., Laube A., Sánchez Batalla B., Fu Z., Weidlich C., Struckmann T., Körner C., Bachmann J.:
    Practically applicable water oxidation electrodes from 3D-printed Ti6Al4V scaffolds with surface nanostructuration and iridium catalyst coating
    In: Electrochimica Acta 417 (2022), S. 140308
    ISSN: 0013-4686
    DOI: 10.1016/j.electacta.2022.140308
  • Yang J., Fu Z., Ye J., Kübrich D., Körner C.:
    Electron beam-based additive manufacturing of Fe93.5Si6.5 (wt.%) soft magnetic material with controllable magnetic performance
    In: Scripta Materialia 210 (2022), Art.Nr.: 114460
    ISSN: 1359-6462
    DOI: 10.1016/j.scriptamat.2021.114460
  • Steiner D., Reinhardt L., Fischer L., Popp V., Körner C., Geppert CI., Bäuerle T., Horch RE., Arkudas A.:
    Impact of Endothelial Progenitor Cells in the Vascularization of Osteogenic Scaffolds
    In: Cells 11 (2022), Art.Nr.: 926
    ISSN: 2073-4409
    DOI: 10.3390/cells11060926
  • Pistor J., Hagen S., Virtanen S., Körner C.:
    Influence of the microstructural homogeneity on the high-temperature oxidation behavior of a single crystalline Ni-base superalloy
    In: Scripta Materialia 207 (2022), Art.Nr.: 114301
    ISSN: 1359-6462
    DOI: 10.1016/j.scriptamat.2021.114301
  • Bäreis J., Semjatov N., Renner J., Ye J., Fu Z., Körner C.:
    Electron-optical in-situ crack monitoring during electron beam powder bed fusion of the Ni-Base superalloy CMSX-4
    In: Progress in Additive Manufacturing (2022)
    ISSN: 2363-9512
    DOI: 10.1007/s40964-022-00357-9
  • Luo N., Galgon F., Krauß S., Morales LA., Merle B., Zenk C., Körner C.:
    Microstructural evolution and mechanical properties in Zr–Cu–Al–Nb bulk metallic glass composites prepared by laser metal deposition
    In: Intermetallics 140 (2022), Art.Nr.: 107393
    ISSN: 0966-9795
    DOI: 10.1016/j.intermet.2021.107393
  • Galgon F., Melzer D., Zenk C., Dzugan J., Körner C.:
    Miniature mechanical testing of LMD-fabricated compositionally & microstructurally graded γ titanium aluminides
    In: Journal of Materials Research (2022)
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  • Schwerdtfeger J., Heinl P., Singer R., Körner C.:
    Auxetic cellular structures through selective electron-beam melting
    In: physica status solidi (b) 247 (2010), S. 269-272
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  • Ponader S., Vairaktaris E., Heinl P., von Wilmowsky C., Rottmair A., Körner C., Singer R., Holst S., Schlegel K., Neukam FW., Nkenke E.:
    Effects of topographical surface modifications of electron beam melted Ti-6Al-4V titanium on human fetal osteoblasts
    In: Journal of Biomedical Materials Research Part A 84 (2008), S. 1111-1119
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  • Heinl P., Müller L., Körner C., Singer R., Müller F.:
    Cellular Ti-6Al-4V structures with interconnected macro porosity for bone implants fabricated by selective electron beam melting
    In: Acta Biomaterialia 4 (2008), S. 1536-1544
    ISSN: 1742-7061
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  • Heinl P., Körner C., Singer R.:
    Selective electron beam melting of cellular titanium: Mechanical properties
    In: Advanced Engineering Materials 10 (2008), S. 882-888
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  • Heinl P., Rottmair A., Körner C., Singer R.:
    Cellular titanium by selective electron beam melting
    In: Advanced Engineering Materials 9 (2007), S. 360-364
    ISSN: 1438-1656
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Beiträge in Sammelwerken

  • Wormser M., Adler L., Körner C.:
    Mechanische zellulare Metamaterialien aus Metall durch Selektives Elektronenstrahlschmelzen
    In: DGM (Hrsg.): Materialwissenschaft und Werkstofftechnik: Zellulare Werkstoffe · Zellulare Materialien, 2018, S. 16-24 (Dialog, Bd.2/2018)

Beiträge bei Tagungen

  • Kammermeier E., Weidinger J., Ionov I., Ramsperger M., Wahlmann B., Körner C., Zenk C.:
    Accelerating Alloy Development for Additive Manufacturing
    15th International Symposium on Superalloys, ISS 2024 (Pennsylvania, PA, 8. September 2024 - 12. September 2024)
    In: Jonathan Cormier, Ian Edmonds, Stephane Forsik, Paraskevas Kontis, Corey O’Connell, Timothy Smith, Akane Suzuki, Sammy Tin, Jian Zhang (Hrsg.): Minerals, Metals and Materials Series 2024
    DOI: 10.1007/978-3-031-63937-1_11
  • Yang Z., Kuesters Y., Logvinov R., Markl M., Körner C.:
    SAMPLE3D: A versatile numerical tool for investigating texture and grain structure of materials processed by PBF processes
    IVth International Conference on Simulation for Additive Manufacturing (Sim-AM 2023) (München, 26. Juli 2023 - 28. Juli 2023)
    DOI: 10.23967/c.simam.2023.006
  • Bidola PM., Abreu-Faria G., Klingenberg J., Brehling J., Burmester H., Tietze U., Krywka C., Staron P., Schwebke B., Lottermoser L., Lindwall G., Ioannidou C., König HH., Spartacus G., Semjatov N., Beckmann F.:
    A high-speed X-ray Radiography Setup for in-situ Electron Beam Powder Bed Fusion at PETRA III
    Advances in X-Ray/EUV Optics and Components XVIII 2023 (San Diego, CA, USA, 22. August 2023)
    In: Hidekazu Mimura, Ali M. Khounsary, Christian Morawe (Hrsg.): Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering 2023
    DOI: 10.1117/12.2678913
  • Vetter J., Huber F., Wachter S., Körner C., Schmidt M.:
    Development of a Material Extrusion Additive Manufacturing Process of 1.2083 steel comprising FFF Printing, Solvent and Thermal Debinding and Sintering
    21st CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining, CIRP ISEM XXI 2022 (Zurich, 14. Juni 2022 - 16. Juni 2022)
    In: Procedia CIRP 2022
    DOI: 10.1016/j.procir.2022.09.140
  • Roux LL., Liu C., Ji Z., Kerfriden P., Gage D., Feyer F., Körner C., Bigot S.:
    Automatised quality assessment in additive layer manufacturing using layer-by-layer surface measurements and deep learning
    14th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering, CIRP ICME 2020 (Naples, ITA, 15. Juli 2020 - 17. Juli 2020)
    In: Roberto Teti, Doriana M. D'Addona (Hrsg.): Procedia CIRP 2021
    DOI: 10.1016/j.procir.2021.03.050
  • Lomakin K., Guschlbauer R., Osmanlic F., Fu Z., Sippel M., Helmreich K., Körner C., Vossiek M., Gold G.:
    3D Printed Copper Waveguides by Selective Electron Beam Melting Process for E-Band
    EuMW 2019 (Paris)
    DOI: 10.23919/EuMC.2019.8910893
  • Heßelmann C., Wolf T., Körner C., Albert J., Wasserscheid P.:
    Additive manufacturing meets reaction engineering - Novel Raney® copper catalyst structures for methanol synthesis
    2019 DGMK International Conference on Circular Economy - A Fresh View on Petrochemistry (Dresden, DEU, 9. Oktober 2019 - 11. Oktober 2019)
    In: H. Blanke, H. Hager, A. Jess, J. A. Lercher, M. Marchionna, D. Vogt, M. Bender (Hrsg.): DGMK Tagungsbericht 2019
  • Köpf J., Rasch M., Meyer A., Markl M., Schmidt M., Körner C.:
    3D grain growth simulation and experimental verification in laser beam melting of IN718
    10th CIRP Conference on Photonic Technologies (LANE 2018) (Fürth, 4. September 2018 - 6. September 2018)
    In: Procedia CIRP 74 (2018) 2018
    DOI: 10.1016/j.procir.2018.08.034
    URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212827118308187/pdf?md5=ea85f15a94f75d82fce787e5b0a20225πd=1-s2.0-S2212827118308187-main.pdf
  • Hübner D., Gotterbarm M., Kergaßner A., Köpf J., Pobel C., Markl M., Mergheim J., Steinmann P., Körner C., Stingl M.:
    Topology Optimization in Additive Manufacturing Considering the Grain Structure of Inconel 718 using Numerical Homogenization
    iCAT 2018 (Maribor, 10. Oktober 2018 - 11. Oktober 2018)
    In: Proceedings of 7th International Conference on Additive Technologies 2018
  • Köpf J., Markl M., Körner C.:
    3D multilayer grain structure simulation for beam-based additive manufacturing
    2017 Simulation for Additive Manufacturing, Sinam 2017 (Munich, DEU, 11. Oktober 2017 - 13. Oktober 2017)
    In: Simulation for Additive Manufacturing 2017, Sinam 2017 2017
  • Markl M., Rausch A., Forster V., Pobel C., Körner C.:
    Predictive numerical simulations of processing windows for powder bed based additive manufacturing
    2017 Simulation for Additive Manufacturing, Sinam 2017 (Munich, 11. Oktober 2017 - 13. Oktober 2017)
    In: Simulation for Additive Manufacturing 2017, Sinam 2017 2017
  • Pobel C., Gotterbarm M., Samfaß V., Osmanlic F., Körner C.:
    Innovative processing strategies for selective electron beam melting: Influence of scan line spacings on composition of Ti-6Al-4V and microstructure of IN718
    6th International Conference on Additive Technologies iCAT 2016 (Nürnberg, 29. November 2016 - 30. November 2016)
    In: Igor Drstvenšek, Dietmar Drummer, Michael Schmidt (Hrsg.): Proceedings of 6th International Conference on Additive Technologies, Ljubljana: 2016
  • Köpf J., Rai A., Markl M., Körner C.:
    3D Grain Structure Simulation for Beam-Based Additive Manufacturing
    6th International Conference on Additive Technologies iCAT (Nürnberg, 29. November 2017 - 30. November 2016)
    In: Proceedings of the 6th International Conference on Additive Technologies iCAT 2016 2016
  • Körner C., Ramsperger M.:
    Selective electron beam melting of the single crystalline nickel-base superalloy CMSX-4®: From columnar grains to a single crystal
    13th International Symposium on Superalloys, SUPERALLOYS 2016 (Seven Springs, 11. September 2016 - 15. September 2016)
    In: M. Hardy, E. Huron, U. Glatzel, B. Griffin, B. Lewis, C. Rae, V. Seetharaman, S. Tin (Hrsg.): Superalloys 2016: Proceedings of the 13th Intenational Symposium of Superalloys 2016
    DOI: 10.1002/9781119075646.ch37
  • Jüchter V., Körner C.:
    Creep properties of Ti-48Al-2Cr-2Nb produced by selective electron beam melting
    3rd Conference on Powder Processing Consolidation and Metallurgy of Titanium, 2015 (Lüneburg, 31. August 2015 - 3. September 2015)
    DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.704.190
  • Markl M., Bauereiß A., Rai A., Körner C.:
    Numerical Investigations of Selective Electron Beam Melting on the Powder Scale
    Fraunhofer Direct Digital Manufacturing Conference 2016 (Berlin, 16. März 2016 - 17. März 2016)
    In: Proceedings of the Fraunhofer Direct Digital Manufacturing Conference 2016 2016
  • Körner C., Helmer H., Bauereiß A., Singer R.:
    Tailoring the grain structure of IN718 during selective electron beam melting
    2nd European Symposium on Superalloys and Their Applications, EUROSUPERALLOYS 2014 (Giens)
    DOI: 10.1051/matecconf/20141408001
  • Schaub A., Merklein M., Jüchter V., Singer R., Körner C.:
    Funktionsintegration durch die Kombination additiver Fertigungsprozesse mit der Blechumformung
    2. Industriekolloquium des Sonderforschungsbereichs 814 - Additive Fertigung
    In: Drummer, D. (Hrsg.): 2. Industriekolloquium des Sonderforschungsbereichs 814 - Additive Fertigung 2013
  • Scharowsky T., Bauereiß A., Singer R., Körner C.:
    Observation and numerical simulation of melt pool dynamic and beam powder interaction during selective electron beam melting
    23rd Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium - An Additive Manufacturing Conference, SFF 2012 (Austin, TX)
    URL: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84889688177&origin=inward
  • Schwerdtfeger J., Heinl P., Singer R., Körner C.:
    Selective Electron Beam Melting: A new way to auxetic cellular structures
    20th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, SFF 2009 (Austin, TX)
    URL: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84892631091&origin=inward
  • Körner C., Schwerdtfeger J., Singer R.:
    Auxetic Cellular Metals
    MetFoam 2009 - 6th International Conference on Porous Metals and Metallic foams (Bratislava, 2. September 2009 - 4. September 2009)
    In: MetFoam 2009 - Proceedings of the 6th International Conference on Porous Metals and Metallic Foams 2009
  • Heinl P., Körner C., Singer R.:
    Selective electron beam melting - A novel generative manufacturing technique for cellular titanium
    5th International Conference on Porous Metals and Metallic Foams, MetFoam 2007 (Montreal, QC)
    URL: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=56549129261&origin=inward
  • Heinl P., Körner C., Singer R.:
    Mechanically Adapted Cellular Titanium for Bone Substitution
    International Symposium on Cellular Metals for Structural and Functional Applications 2008 (Dresden)

Abschlussarbeiten

  • Yang J.:
    Electron beam-based additive manufacturing of Fe-Si soft magnetic materials (Dissertation, 2024)
  • Knörlein J.:
    Elektronenstrahlbasierte additive Fertigung von Titanaluminid-Bauteilen mit dualer Mikrostruktur (Dissertation, 2024)
  • Yang Z.:
    Modeling and Simulation of Bulk Metallic Glass Crystallization During Laser Powder Bed Fusion (Dissertation, 2024)
    DOI: 10.25593/open-fau-715
  • Arnold C.:
    Fundamental Investigation of Electron-Optical Process Monitoring in Electron Beam Powder Bed Fusion (Dissertation, 2023)
    URL: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:29-opus4-216113
  • Guschlbauer R.:
    Grundlagen des selektiven Elektronenstrahlschmelzens von Reinkupfer (Dissertation, 2022)
  • Gotterbarm M.:
    Kornstrukturmodifikation beim Selektiven Elektronenstrahlschmelzen der Nickelbasis-Superlegierung IN718 (Dissertation, 2022)
  • Pistor J.:
    Grundlegende Mechanismen bei der additiven Fertigung von technischen Einkristallen (Dissertation, 2022)
  • Luo N.:
    Laser-based additive manufacturing of bulk metallic glass-forming alloys: Processing, microstructure and properties (Dissertation, 2022)
  • Adler L.:
    Grundlagen des Elektronenstrahlschmelzens von Fe3Al basierten Eisenaluminiden (Dissertation, 2021)
  • Warmuth F.:
    Zellulare mechanische Metamaterialien: Design, Herstellung und Charakterisierung (Dissertation, 2021)
  • Osmanlic F.:
    Modeling of Selective Laser Sintering of Viscoelastic Polymers (Dissertation, 2019)
  • Jüchter V.:
    Grundlagen des Selektiven Elektronenstrahlschmelzens von Titanaluminiden (Dissertation, 2018)
  • Ramsperger M.:
    Selektives Elektronenstrahlschmelzen der einkristallinen Ni-Basis Superlegierung CMSX-4 (Dissertation, 2018)
  • Klassen A.:
    Simulation von Verdampfungsphänomenen beim selektiven Elektronenstrahlshmelzen (Dissertation, 2017)
  • Scharowsky T.:
    Grundlagenuntersuchungen zum selektiven Elektronenstrahlschmelzen von TiAl6V4 (Dissertation, 2016)
  • Helmer H.:
    Additive Fertigung durch Selektives Elektronenstrahlschmelzen der Nickelbasis Superlegierung IN718: Prozessfenster, Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften (Dissertation, 2016)


Laufzeit: 1. Juli 2020 - 30. Juni 2024
Mittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. Januar 2012 - 31. Dezember 2023
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich / Transregio (SFB / TRR)
Projektleitung: Carolin Körner, Matthias Markl

Ziel dieses Projekts ist es, die Möglichkeiten, die das selektive Elektronenstrahlschmelzen für die additive Herstellung von einkristallinen Superlegierungen eröffnet, zu eruieren. Insbesondere soll das Potenzial, das die prozessinhärente, rasche gerichtete Erstarrung hinsichtlich der Realisierung von ultra-feinen, homogenen Mikrostrukturen bietet, ausgeschöpft werden, um das Eigenschaftsspektrum der Superlegierungen weiter zu verbessern. Die Herausforderung besteht darin, den Aufbauprozess soweit theoretisch zu verstehen und dadurch gezielt führen zu können, dass ein einkristallines Gefüge entsteht.

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Laufzeit: 1. Oktober 2020 - 30. September 2023
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung: Hannsjörg Freund, Carolin Körner

Zellulare Strukturen stellen aufgrund ihres sehr guten Wärmetransportverhaltens eine vielversprechende Alternative zu klassischen schüttungsgefüllten Festbettreaktoren dar. Eine wesentliche Herausforderung beim Einsatz von zellularen Strukturen als Katalysatorträger in Rohrreaktoren ist die häufig nicht ausreichende Wandanbindung und der damit verbundene schlechte Wärmeübergang zwischen der Struktur und der Wand. Insbesondere bei stark exo- oder endothermen Reaktionen führt dieser Wärmetransportwiderstand zu unerw…

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Laufzeit: 1. Dezember 2020 - 30. November 2023
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. Januar 2018 - 30. Juni 2022
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
Projektleitung: Carolin Körner, Matthias Markl

Ziel dieses Projekts ist es, basierend auf prädiktiven numerischen Simulationen die additive Herstellung von Bauteilen aus massiven metallischen Gläsern durch selektives Laserstrahlschmelzen zu ermöglichen. Es sollen geeignete Prozessstrategien erarbeitet werden, die den amorphen Materialzustand möglichst ohne Alterungseffekte sowohl im Volumen als auch für komplexe Geometrien gewährleisten. Dazu müssen mittels der numerischen Simulation neben der Berechnung des Temperaturfeldes und der Materialkonsolidierung während des Fertigungsprozesses auch Aussagen über das Erstarrungsverhalten, die Alterung und schließlich die Kristallisation möglich werden.

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Laufzeit: 1. Juli 2011 - 30. Juni 2023
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
Projektleitung: Carolin Körner, Matthias Markl

Ziel dieses Teilprojekts ist es, die Entwicklung von Prozessstrategien für das selektive Elektronenstrahlschmelzen zu automatisieren. Dafür soll die innovative elektronenoptische Bildgebung in den Prozessablauf integriert werden, um durch eine in situ Qualitätskontrolle in Kombination mit den Erkenntnissen der ersten beiden Förderperioden den Prozessablauf zu regeln. Abschließend soll ein selbstlernendes System vorliegen, das selbst für neue Legierungen durch eine Prozessdatenbankoptimierung eine zuverlässige Herstellung beliebiger Bauteile ermöglicht.

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Laufzeit: 1. Januar 2019 - 31. Dezember 2022
Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
Projektleitung: Julien Bachmann, Carolin Körner

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Laufzeit: 1. Oktober 2018 - 30. September 2022
Mittelgeber: EU - 8. Rahmenprogramm - Horizon 2020
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. April 2019 - 30. September 2021
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. Juli 2011 - 30. Juni 2019
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
Projektleitung: Carolin Körner

Die grundlegenden Mechanismen, die beim Pulverschmelzen und der Werkstoffverdichtung im selektiven Strahlschmelzprozess wesentlich sind, sind bisher wenig verstanden. Der Großteil der in der Literatur vorhandenen analytischen und numerischen Modelle beschreibt den Konsolidierungsprozess in einem homogenisierten Bild, d. h. einzelne Pulverpartikel werden nicht aufgelöst. Dieses Vorgehen gibt zwar Auskunft über Mittelwerte, kann aber den lokalen Einfluss des Pulvers nicht erfassen, wie z. B. die Pulvergrößenverteilung, den stochastischen Effekt der Pulverschüttung, die Benetzung des Pulvers durch die Schmelze und die Ausbildung des Schmelzbads. Der eigentliche selektive Schmelzprozess und die dabei wirkenden Mechanismen können nur mit Hilfe der numerischen Simulation auf mesoskopischer Skala, d. h. auf der Skala der Pulverpartikel, verstanden werden. Ziel dieses Projektes ist es, ein numerisches Werkzeug zur mesoskopischen Simulation des selektiven Strahlschmelzens zu schaffen und zur Entwicklung von innovativen Prozessstrategien zu nutzen. Die mesoskopische Skala gestattet die Vorhersage von Defekten, der Oberflächengüte und der Strukturgenauigkeit für verschiedene Werkstoffe als Funktion der Materialparameter (Pulverform, Schüttdichte, ...) und der Prozessparameter (Strahlform, Streckenenergie, Geschwindigkeit, ...).
In der ersten Phase wurde ein Programm zur 2D-Simulation des selektiven Elektronenstrahlschmelzens entwickelt und anhand experimenteller Ergebnisse validiert. Die Hauptaufgabe bestand in der Abbildung des gesamten Aufbauprozesses, da dieser von unterschiedlichen Zeitskalen (Vorheizen, Schmelzen, Auftrag der Pulverschicht) geprägt wird. Dabei wird, unter anderem, die komplexe Einkopplung des Strahles in das Pulver, Strahlungsverluste an der Oberfläche, Masse- und Energieverlust durch Verdampfung und die Deformation des Schmelzbads durch den Verdampfungsdruck berücksichtigt. Das Programm ist nun in der Lage, Aufbauprozesse unter Berücksichtigung unterschiedlicher Scanstrategien über viele Schichten zu simulieren. So konnten unterschiedliche Prozessstrategien, wie z. B. die Remelt-Strategie, die Refill-Strategie, untersucht werden. Die Verifikation der numerischen Resultate erfolgt in enger Zusammenarbeit mit TP B2.
In der zweiten Phase soll zum einen, um auch das Laserschmelzen von Polymeren simulieren zu können, das bisherige Modell auf Polymere übertragen und implementiert werden. Dazu muss die Absorption des Laserstrahls im teilweise transparenten stochastischen Pulverbett sowie das hochviskose, viskoelastische Materialverhalten beschrieben werden. Die Erarbeitung und Verifikation des Modells erfolgt in Zusammenarbeit mit Teilprojekt TP B3. In einem weiteren Schritt wird eine Methode zur 3D-Simulation der Kornstruktur beim selektiven Strahlschmelzen von Metallen implementiert, um die Textur der Werkstoffe als Funktion der Prozessstrategie vorhersagen zu können.

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Laufzeit: 1. Juli 2011 - 30. Juni 2023
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
Projektleitung: Marion Merklein, Michael Schmidt

Die Vision des Teilprojekts ist die Herstellung großflächiger Bauteile aus schwer umzuformenden metallischen Halbzeugen mit additiv gefertigten Funktionselementen. Im Rahmen des Teilprojekts sollen die hohe Produktivität umformtechnischer Fertigungsprozesse und die große Flexibilität additiver Herstellungsverfahren kombiniert werden. Die notwendigen wissenschaftlichen Grundlagen einer geeigneten Prozesskette bestehend aus den Schritten Umformen, additive Fertigung, Kalibrieren sollen im Kollektiv des SFB erarbeitet werden.

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Laufzeit: 1. Mai 2018 - 30. April 2021
Mittelgeber: andere Förderorganisation
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. April 2019 - 31. März 2021
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. August 2019 - 31. Juli 2020
Mittelgeber: andere Förderorganisation
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: seit 1. November 2017
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. Oktober 2016 - 30. September 2019
Mittelgeber: Industrie
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. September 2016 - 31. August 2019
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung: Matthias Lodes, Carolin Körner

Als Raney-Kupfer wird ein Katalysator bezeichnet der aus Kupferlegierungen hergestellt wird, die mindestens eine unedlere Spezies als Kupfer (z.B. Zink) enthalten. Nach einer schmelzmetallurgischen Herstellung mit hoher Abkühlgeschwindigkeit kann das unedlere Element durch einen Auslaugungsprozess entfernt werden. Zurück bleibt eine nanoporöse Kupferoberfläche.

Im Raney-Kupfer-Projekt soll eine solche katalytisch aktivierbare Kupferbasislegierung im Prozess des selektiven Elektronenstrahlschmelzens (SEBM) verarbeitet werden. Das Ziel ist es dabei die hohen realisierbaren Abkühlgeschwindigkeiten und die geometrische Freiheit des SEBM-Prozesses dazu zu verwenden periodische zellulare Katalysatorstrukturen zu fertigen. Diese Strukturen werden dann mittels einer nasschemischen Laugung in eine nanoporöse, katalytisch aktive Oberfläche überführt und für die Methanol-Synthese eingesetzt. Im Gegensatz zu den bisher gefertigten zellularen metallischen Trägerstrukturen bedarf es im Fall der Raney-Kupfer-Strukturen keiner zusätzlichen Tauchbeschichtung mit aktiven Spezies wie z.B. Palladium.

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Laufzeit: 1. April 2017 - 1. April 2019
Mittelgeber: andere Förderorganisation
Projektleitung: Carolin Körner, Fuad Osmanlic

Ziel dieses Projektes ist es, die Einschränkungen der bisherigen Elektronenstrahlkanone und eingeschränkten Prozesskontrolle zu überwinden, um damit einen großen Entwicklungsschritt in dieser Technologie zu vollziehen. Dazu ist geplant, die Elektronenstrahlkanone einer bei WTM vorhandenen Arcam S12 (diese wird geopfert) durch eine erheblich leistungsfähigere Elektronenstrahlkanone zu ersetzen. Auf dem Markt sind Kanonen mit sehr viel höherer Leistung bei gleichbleibend guter Strahlqualität vorhanden, deren Strahlkalibrierung automatisch erfolgt und welche mit einem Rückstreuelektronendetektor ausgestattet sind, mit dem im Prozess nach dem Prinzip des Rasterelektronenmikroskops Bilder aufgenommen werden können.

Die gesamte Steuerung der Anlage musste hardwareseitig neu aufgebaut werden. Die so entstandene Anlage ist nun mit einer 6 kW Kanone mit Rückstreuelektronendetektor zur Prozessbeobachtung und einer automatischer Strahlkalibrierung ausgerüstet.

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Laufzeit: 1. August 2015 - 31. Juli 2018
Mittelgeber: Siemens AG
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. November 2007 - 31. Oktober 2017
Mittelgeber: DFG / Exzellenzcluster (EXC)
Projektleitung: Carolin Körner

Metamaterialien sind künstlich hergestellte Strukturen, deren Eigenschaften von denen in der Natur üblichen abweichen. Durch eine maßgeschneiderte Architektur von zellularen Metallen werden mittels SEBM Metamaterialien hergestellt. Dabei werden zum einen auxetische Werkstoffe erforscht, die sich durch eine negative Querkontraktionszahl auszeichnen. Zum anderen werden basierend auf grundlegenden Mechanismen, die numerisch identifiziert werden, Zellstrukturen entworfen und realisiert, die komplette ph…

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Laufzeit: 1. Oktober 2010 - 30. Juni 2017
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung: Carolin Körner

Die additive Fertigung von Bauteilen gehört zu den Schlüsseltechnologien der Zukunft. Das selektive, pulverbasierte Elektronenstrahlschmelzen (SEBM) eröffnet die Möglichkeit, Hochleistungswerkstoffe mit sehr hohen Schmelztemperaturen zu komplexen Bauteilen zu verarbeiten. Allerdings ist der hochdynamische, sehr komplexe additive Aufbauprozess, bei dem Materialfehler, Veränderungen der Legierungszusammensetzung und auch Prozessinstabilitäten auftreten, kaum verstanden. Ziel dieses Projektes ist es, die grundlegenden Mechanismen beim SEBM zu verstehen, vorherzusagen und damit die resultierende Materialqualität gezielt beeinflussen zu können. Um dieses Ziel zu erreichen, soll das SEBM auf mesoskopischer Ebene, d.h. auf der Größenskala der Pulverpartikel, mit Hilfe einer Lattice Boltzmann Methode unter Berücksichtigung von Verdampfungsphänomenen numerisch simuliert werden. Die Materialverdampfung führt zu einem Masseverlust, beeinflusst die Schmelzbaddynamik und verändert die Legierungszusammensetzung. Die mesoskopische Skala macht Phänomene, die auf der komplexen Wechselwirkung zwischen Strahl, Pulver und Schmelze beruhen, zugänglich. Die numerischen Resultate sollen durch begleitende experimentelle Untersuchungen an einer Beispiellegierung verifiziert werden.

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Laufzeit: 1. April 2016 - 31. Oktober 2017
Mittelgeber: DFG / Exzellenzcluster (EXC)
Projektleitung: Carolin Körner

Eine zielgerichtete Materialentwicklung kann nur auf einem tiefgreifenden Verständnis der prozessinhärenten Vorgänge und Mechanismen beruhen. Ziel ist es, den Prozess der Additiven Fertigung und die dabei ablaufende Materialkonsolidierung unter realistischen Bedingungen, d.h. unter in situ Bedingungen, zu beobachten. Dazu gehören insbesondere die Nukleation und das Wachstum von Ausscheidungen. Die Beobachtung dieser Phänomene stellt aufgrund ihrer hohen zeitlichen Dynamik eine große Herausforderung dar. Es sollen neue experimentelle Umgebungen genutzt werden, die die Beobachtung der Entstehung der Mikrostruktur eines Werkstoffes unter Bedingungen, wie sie bei der additiven Fertigung vorliegen, erlauben. Zugang zu dieser Beschleuniger basierten experimentellen Umgebung erlaubt der Kompetenzanker DESY-FAU-HZG, ein Verbund von FAU mit den Helmholtz-Zentren DESY und HZG.

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Laufzeit: 1. Januar 2013 - 30. Juni 2017
Mittelgeber: EU - 7. RP / Cooperation / Verbundprojekt (CP)
Projektleitung: Carolin Körner

The overarching goal of AMAZE is to rapidly produce large defect-free additively-manufactured (AM) metallic components up to 2 metres in size, ideally with close to zero waste, for use in the following high-tech sectors namely: aeronautics, space, automotive, nuclear fusion and tooling.

Four pilot-scale industrial AM factories will be established and enhanced, thereby giving EU manufacturers and end-users a world-dominant position with respect to AM production of high-value metallic parts, by 2016. A further aim is to achieve 50% cost reduction for finished parts, compared to traditional processing.

The project will design, demonstrate and deliver a modular streamlined work-flow at factory level, offering maximum processing flexibility during AM, a major reduction in non-added-value delays, as well as a 50% reduction in shop-floor space compared with conventional factories.

AMAZE will dramatically increase the commercial use of adaptronics, in-situ sensing, process feedback, novel post-processing and clean-rooms in AM, so that (i) overall quality levels are improved, (ii) dimensional accuracy is increased by 25% (iii) build rates are increased by a factor of 10, and (iv) industrial scrap rates are slashed to <5%. Scientifically, the critical links between alloy composition, powder/wire production, additive processing, microstructural evolution, defect formation and the final properties of metallic AM parts will be examined and understood. This knowledge will be used to validate multi-level process models that can predict AM processes, part quality and performance. In order to turn additive manufacturing into a mainstream industrial process, a sharp focus will also be drawn on pre-normative work, standardisation and certification, in collaboration with ISO, ASTM and ECSS. The team comprises 31 partners: 21 from industry, 8 from academia and 2 from intergovernmental agencies. This represent the largest and most ambitious team ever assembled on this topic.

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Laufzeit: 1. Januar 2014 - 31. Dezember 2016
Mittelgeber: EU - 7. RP / Capacities / Forschung für spezielle Gruppen (insbesondere KMU) (SME)
Projektleitung: Carolin Körner

Electron beam melting additive manufacturing is used to produce successive layers of a part in a powder bed and offers the ability to produce components closest to their final dimensions, with good surface finish. At this time the process is faster than any other technique of comparable quality, however the parts are not produced at sufficient rate to make them economically viable for any but very high value specific applications. One key output of the project will be the knowledge surrounding the use of the high powder electron beam gun, including the process control, and modeled and validated understanding of beam-powder bed interaction. The target objectives is the transfer of the 2D model to a 3D model and its parallel implementation. The outcome of the simulation will be compared with real experimental data and therefore the model parameters are adjusted in such a way that the resulting numerical melt pool sizes correspond to the experimental ones.

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Laufzeit: 1. Juli 2013 - 30. Juni 2016
Mittelgeber: Sonstige EU-Programme (z. B. RFCS, DG Health, IMI, Artemis)
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 6. Mai 2015 - 1. August 2015
Mittelgeber: Siemens AG
Projektleitung: Robert Singer

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Laufzeit: 1. April 2011 - 30. April 2013
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektleitung: Jan Schwerdtfeger

Titanaluminde haben durch das Ersetzen deutlich schwererer Nickelbasislegierungen großes Potential für Kraftstoffeinsparungen in zukünftige Generationen von Flugzeug- und Kraftwerksturbinen. Die Verarbeitung dieser Materialien gestaltet sich allerdings äußerst schwierig, da die Materialeigenschaften stark von der Mikrostruktur und chemischen Homogenität des Endproduktes abhängen. Im vorliegenden Vorhaben soll ein Rapid Manufacturing Prozess, das selektive Elektronenstrahlschmelzen, zur Verarbeitung der Titanaluminde verwendet werden. Durch den schichtweisen Aufbau können in diesem Verfahren beliebig komplexe Geometrien aufgebaut werden, wobei zu jedem Zeitpunkt nur eine sehr kleine Menge an Material im schmelzflüssigen Zustand ist. Die kleinen Aufschmelzvolumina führen zu hohen, von der Bauteilgeometrie unabhängigen, Abkühlraten, welche zu feinen Gefügen und einer hohen chemischen Homogenität führen, beides Voraussetzungen für gute mechanische Eigenschaften. Der Fokus unserer Arbeit liegt darin, ein grundlegendes Verständnis für die Korrelation zwischen Prozessparametern, Mikrostrukturen und Eigenschaften zu erarbeiten. Ziel ist es, die Mikrostruktur der Bauteile durch die Variation der Prozessparameter zu steuern, um damit Mikrostrukturen und Eigenschaften zu erzeugen, die anders nicht realisierbar sind.

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Laufzeit: seit 1. Januar 2000
Projektleitung: Carolin Körner

Der Elektronenstrahl bietet aufgrund der Möglichkeit zur trägheitsfreien Ablenkung mit sehr hoher Geschwindigkeit das Potential für neuartige Prozessstrategien beim selektiven Strahlschmelzen.

Mit Hilfe verschiedener Methoden der in-situ Prozessüberwachung (Wärmebild- und Hochgeschwindigkeitskamera) wird ein erhöhtes Prozessverständnis erarbeitet. Insbesondere das Potential der Quasi-Multibeam-Strategie, die der Elektronenstrahl aufgrund seiner trägheitsfreien Ablenkbarkeit erlaubt, wird genutzt, um das Gefüge und die Textur des Werkstoffs durch eine gezielte Beeinflussung der Erstarrungsbedingungen lokal einzustellen. Darüber hinaus werden die Mechanismen der strahlbedingten Materialverfrachtung untersucht mit dem Ziel, bisher nicht erzeugbare Hohlstrukturen im Bauteil zu realisieren.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die additive Fertigung von einkristallinen Bauteilen aus Ni-Basis-Superlegierungen. Dabei soll das Potenzial, das die prozessinhärente, rasche gerichtete Erstarrung bietet, hinsichtlich der Realisierung von ultra-feinen, homogenen Mikrostrukturen ausgeschöpft werden, um das Eigenschaftsspektrum der Superlegierungen weiter zu verbessern. Die Herausforderung besteht darin, den Aufbauprozess soweit theoretisch zu verstehen und dadurch gezielt führen zu können, so dass ein einkristallines Gefüge entsteht.

Die Arbeiten zur Entwicklung von Prozessstrategien sind eingebettet in die DFG-Sonderforschungsbereiche 814 (http://www.sfb814.forschung.uni-erlangen.de/) und Transregio 103 (http://www.sfb-transregio103.de/).

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Laufzeit: seit 1. Januar 2000
Projektleitung: Carolin Körner

Es wird das Potenzial des SEBM für die Verarbeitung von technischen Legierungen auf Basis von FeAl, Ni und Cu sowie von metallischen Gläsern eruiert.

Bei den Eisenaluminiden steht dabei vor allen Dingen der Einfluss von Zusatzelementen, wie z.B. Bor und Titan, auf die Verarbeitbarkeit, die Mikrostruktur und die resultierenden Eigenschaften im Vordergrund.

Bei den Kupferwerkstoffen liegt der Schwerpunkt auf Reinkupfer und den Einfluss von Minorelementen wie Sauerstoff oder Phosphor auf die resultierenden Eigenschaften, insbesondere die erreichbare Wärmeleitfähigkeit.

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Laufzeit: seit 1. Januar 2016
Projektleitung: Carolin Körner

Um die Einschränkungen der Elektronenstrahlkanonen kommerziell erhältlicher Anlagen und die damit beschränkte Prozesskontrolle zu überwinden, wurde die Elektronenstrahlkanone einer bei WTM vorhandenen Arcam S12 durch eine erheblich leistungsfähigere Elektronenstrahlkanone zu ersetzt und die gesamte Steuerung der Anlage hardwareseitig neu aufgebaut. Die so entstandene Anlage ist nun mit einer 6 kW Kanone  bestückt sowie mit einem Rückstreuelektronendetektor zur Prozessbeobachtung und einer automatischer Strahlkalibrierung.

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Laufzeit: seit 1. Januar 2010
Projektleitung: Carolin Körner

Es werden die materialwissenschaftlichen und reaktionstechnischen Grundlagen zur simultanen Erzeugung von Trägermaterial und katalytischer Funktion strukturierter Reaktoren aus Raney-Cu mittels SEBM erforscht. Der aktive Katalysator soll dabei aus der SEBM-gefertigten Struktur durch Auslaugung erzeugt werden, so dass geometrische Restriktionen der aufwändigen Beschichtungsverfahren zur katalytischen Funktionalisierung wegfallen. Durch die direkte Erzeugung des katalytisch aktiven Materials auf der sehr gut wärmeleitenden Trägerstruktur soll sowohl die katalytische Beladung des Reaktors maximiert als auch der thermische Haushalt des Reaktors optimiert werden. Anhand einer Beispielreaktion, der Methanolsynthese, soll das Potenzial strukturierter Reaktoren aus katalytisch aktivem Material demonstriert werden.

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Laufzeit: seit 1. Januar 2015
Projektleitung: Carolin Körner

Kombinatorische Methoden sind in der Materialforschung Hochleistungsmethoden für die Erstellung großer sogenannter Materialbibliotheken mit z.B. kontinuierlichen Zusammensetzungsvariationen, die systematisch hinsichtlich verschiedener Eigenschaften untersucht werden können. Hierzu befindet sich der Lehrstuhl WTM aktuell im Aufbau einer Anlage der Firma InssTek zum direkten Laserauftragsschweißen aus vier Pulverbehältern in Inertgasatmosphäre.  Neben Materialbibliotheken werden sich auch Multi-Material-Bauteile und gradierte Bauteile realisieren lassen.

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Laufzeit: seit 1. Januar 2015
Projektleitung: Carolin Körner

Eine zielgerichtete Materialentwicklung kann nur auf einem tiefgreifenden Verständnis der prozessinhärenten Vorgänge und Mechanismen beruhen. Ziel ist es, den Prozess der Additiven Fertigung und die dabei ablaufende Materialkonsolidierung unter realistischen Bedingungen, d.h. unter in situ Bedingungen, zu beobachten. Dazu gehören insbesondere die Nukleation und das Wachstum von Ausscheidungen. Die Beobachtung dieser Phänomene stellt aufgrund ihrer hohen zeitlichen Dynamik eine große Herausforderung dar. Es sollen neue experimentelle Umgebungen genutzt werden, die die Beobachtung der Entstehung der Mikrostruktur eines Werkstoffes unter Bedingungen, wie sie bei der additiven Fertigung vorliegen, erlauben. Zugang zu dieser Beschleuniger basierten experimentellen Umgebung erlaubt der Kompetenzanker DESY-FAU-HZG, ein Verbund von FAU mit den Helmholtz-Zentren DESY und HZG.

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Laufzeit: seit 1. Januar 2000
Projektleitung: Carolin Körner

Es wird das Potential schwierig zu verarbeitender Legierungssysteme für die Prozessierung mittels SEBM eruiert. Dazu gehören z.B. eigentlich nicht schweißbare Nickelbasislegierungen oder spezielle Kupferlegierungen. Es bestehen aber auch Erfahrungen in der Verarbeitung von Titanlegierungen, insbesondere für medizinische Anwendungen, Titanaluminiden und Stählen.

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Laufzeit: 1. Juli 2019 - 31. Dezember 2020
Mittelgeber: Industrie
Projektleitung: Carolin Körner

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Laufzeit: 1. Juli 2019 - 30. Juni 2023
Mittelgeber: DFG - Sonderforschungsbereiche
Projektleitung: Carolin Körner, Paul Steinmann

Ziel dieses Teilprojekts ist es, aufbauend auf den bisherigen Erkenntnissen der Teilprojekte B4 und C5 den Einfluss der Bauteilränder auf die resultierende Material/Bauteil-Mesostruktur für pulver- und strahlbasierte additive Fertigungsverfahren von Metallen zu berücksichtigen und die daraus folgenden meso- und makroskopischen mechanischen Eigenschaften modellbasiert zu bestimmen. Das mechanische Verhalten dieser Mesostrukturen und der Einfluss deren unvermeidbarer fertigungsbasierter geometrischer Unsicherheiten soll insbesondere für zellulare Gitterstrukturen numerisch modelliert, verifiziert, quantifiziert und validiert werden.

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Lehrstuhl Werkstoffkunde und Technologie der Metalle
Martensstr. 5
91058 Erlangen
Deutschland
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