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.





Term: 1. Juli 2020 - 30. Juni 2024
Funding source: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR)
Acronym: Track-AM
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Term: 1. Januar 2012 - 31. Dezember 2023
Funding source: DFG / Sonderforschungsbereich / Transregio (SFB / TRR)
Acronym: SFB/TRR 103 (B02)
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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 sowe…

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Term: 1. Oktober 2020 - 30. September 2023
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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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 Wärmetransport…

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Term: 1. Dezember 2020 - 30. November 2023
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Acronym: SAPHIR
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Term: 1. Januar 2018 - 30. Juni 2022
Funding source: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
Acronym: SFB 814 (T2)
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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 Material…

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Term: 1. Juli 2011 - 30. Juni 2023
Funding source: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
Acronym: SFB 814 (B2)
Project leader: ,

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 ein…

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Term: 1. Januar 2019 - 31. Dezember 2022
Funding source: BMFTR / Verbundprojekt
Acronym: Tubulyze
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Term: 1. Oktober 2018 - 30. September 2022
Funding source: EU - 8. Rahmenprogramm - Horizon 2020
Acronym: MANUELA
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Term: 1. April 2019 - 30. September 2021
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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Term: 1. Juli 2011 - 30. Juni 2019
Funding source: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
Acronym: SFB 814 (B04)
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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 P…

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Term: 1. Juli 2011 - 30. Juni 2023
Funding source: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
Acronym: SFB 814 (B5)
Project leader: ,

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 Kollekti…

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Term: 1. Mai 2018 - 30. April 2021
Funding source: andere Förderorganisation
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Term: 1. April 2019 - 31. März 2021
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
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Term: 1. August 2019 - 31. Juli 2020
Funding source: andere Förderorganisation
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Term: since 1. November 2017
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Term: 1. Oktober 2016 - 30. September 2019
Funding source: Industrie
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Term: 1. September 2016 - 31. August 2019
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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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 Elektronenstrahlschmelz…

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Term: 1. April 2017 - 1. April 2019
Funding source: andere Förderorganisation
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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 vorha…

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Term: 1. August 2015 - 31. Juli 2018
Funding source: Siemens AG
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Term: 1. November 2007 - 31. Oktober 2017
Funding source: DFG / Exzellenzcluster (EXC)
Acronym: EXC15 EAM (E2)
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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 komplett…

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Term: 1. Oktober 2010 - 30. Juni 2017
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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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 e…

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Term: 1. April 2016 - 31. Oktober 2017
Funding source: DFG / Exzellenzcluster (EXC)
Acronym: EXC15 EAM
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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 Herausforder…

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Term: 1. Januar 2013 - 30. Juni 2017
Funding source: EU - 7. RP / Cooperation / Verbundprojekt (CP)
Acronym: AMAZE
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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 20…

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Term: 1. Januar 2014 - 31. Dezember 2016
Funding source: EU - 7. RP / Capacities / Forschung für spezielle Gruppen (insbesondere KMU) (SME)
Acronym: FastEBM
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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 t…

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Term: 1. Juli 2013 - 30. Juni 2016
Funding source: Sonstige EU-Programme (z. B. RFCS, DG Health, IMI, Artemis)
Acronym: SIMCHAIN
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Term: 6. Mai 2015 - 1. August 2015
Funding source: Siemens AG
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Term: 1. April 2011 - 30. April 2013
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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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 Verarbeit…

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Term: since 1. Januar 2000
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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…

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Term: since 1. Januar 2000
Project leader:

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 result…

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Term: since 1. Januar 2016
Project leader:

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 automa…

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Term: since 1. Januar 2010
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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 d…

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Term: since 1. Januar 2015
Project leader:

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-Ma…

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Term: since 1. Januar 2015
Project leader:

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 Herausforder…

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Term: since 1. Januar 2000
Project leader:

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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Term: 1. Juli 2019 - 31. Dezember 2020
Funding source: Industrie
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Term: 1. Juli 2019 - 30. Juni 2023
Funding source: DFG - Sonderforschungsbereiche
Acronym: SFB 814 (C5)
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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 geometrisc…

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