Additive Fertigung
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.
Zongwen Fu, Dr.-Ing.
Christopher Arnold, M.Sc
Johannes Bäreis, M.Sc.
Christoph Breuning, M.Sc.
Daniel Gage, M.Sc.
Abdullah Jamjoom M.Sc.
Julian Pistor, M.Sc.
Jakob Renner, M.Sc.
Sebastian Wachter, M.Sc.
Maximilian Wormser, M.Sc.
Jing Yang, M.Sc.
Jihui Ye, M.Sc.
Alexander Fink, M.Sc.
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DOI: 10.1002/jbm.b.31901 - , , , , , , :
Design of Auxetic Structures via Mathematical Optimization
In: Advanced Materials 23 (2011), S. 2650--2654
ISSN: 0935-9648
DOI: 10.1002/adma.201004090 - , , , , , , , , :
Erratum: Finding auxetic frameworks in periodic tessellations
In: Advanced Materials 23 (2011), S. 2669-2674
ISSN: 0935-9648
DOI: 10.1002/adma.201190118 - , , , :
Auxetic cellular structures through selective electron-beam melting
In: physica status solidi (b) 247 (2010), S. 269-272
ISSN: 0370-1972
DOI: 10.1002/pssb.200945513 - , , , , , , , , , :
In vivo performance of selective electron beam-melted Ti-6Al-4V structures
In: Journal of Biomedical Materials Research Part A 92 (2010), S. 56-62
ISSN: 1549-3296
DOI: 10.1002/jbm.a.32337 - , , :
Selective electron beam melting of cellular titanium: Mechanical properties
In: Advanced Engineering Materials 10 (2008), S. 882-888
ISSN: 1438-1656
DOI: 10.1002/adem.200800137 - , , , , , , , , , , :
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
ISSN: 1549-3296
DOI: 10.1002/jbm.a.31540 - , , , , :
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
DOI: 10.1016/j.actbio.2008.03.013 - , , , :
Cellular titanium by selective electron beam melting
In: Advanced Engineering Materials 9 (2007), S. 360-364
ISSN: 1438-1656
DOI: 10.1002/adem.200700025
Beiträge in Sammelwerken
- , , :
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
- , , , , , , , , :
3D Printed Copper Waveguides by Selective Electron Beam Melting Process for E-Band
EuMW 2019 (Paris) - , , , , , :
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
Open Access: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212827118308187/pdf?md5=ea85f15a94f75d82fce787e5b0a20225πd=1-s2.0-S2212827118308187-main.pdf
URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212827118308187/pdf?md5=ea85f15a94f75d82fce787e5b0a20225πd=1-s2.0-S2212827118308187-main.pdf - , , , , , , , , , :
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 - , , , , :
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 - , :
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 - , :
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 - , , , :
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 - , , , :
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 - , , , :
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 - , , , , :
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 - , , , :
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 - , , :
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 - , , , :
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 - , , :
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 - , , :
Mechanically Adapted Cellular Titanium for Bone Substitution
International Symposium on Cellular Metals for Structural and Functional Applications 2008 (Dresden)
Abschlussarbeiten
- :
Modeling of Selective Laser Sintering of Viscoelastic Polymers (Dissertation, 2019) - :
Selektives Elektronenstrahlschmelzen der einkristallinen Ni-Basis Superlegierung CMSX-4 (Dissertation, 2018) - :
Grundlagen des Selektiven Elektronenstrahlschmelzens von Titanaluminiden (Dissertation, 2018) - :
Simulation von Verdampfungsphänomenen beim selektiven Elektronenstrahlshmelzen (Dissertation, 2017) - :
Grundlagenuntersuchungen zum selektiven Elektronenstrahlschmelzen von TiAl6V4 (Dissertation, 2016) - :
Additive Fertigung durch Selektives Elektronenstrahlschmelzen der Nickelbasis Superlegierung IN718: Prozessfenster, Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften (Dissertation, 2016)
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.
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.
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.
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,…
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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/).
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.
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.
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.
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.
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.
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.