Ein zentrales Forschungsfeld der Arbeitsgruppe ist die gezielte In-situ-Einstellung der Mikrostruktur während additiver Fertigungsprozesse. Hohe Prozesstemperaturen und definierte zeitliche Temperaturverläufe führen zu lokalen Veränderungen der Werkstoffzusammensetzung, etwa durch selektive Verdampfung einzelner Legierungselemente oder prozessinduzierte Umverteilungen, und beeinflussen so maßgeblich Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften der Bauteile.
Die Arbeiten verfolgen einen multiskaligen, multiphysikalischen Ansatz und adressieren pulverbettbasierte Prozesse sowohl mit Elektronenstrahl- als auch mit Laserquellen. Flexible Scan- und Prozessstrategien moderner Anlagen ermöglichen eine gezielte Beeinflussung der lokalen thermischen Historie. Ergänzend werden numerische Simulationswerkzeuge eingesetzt, die Temperaturfeld, Schmelzbaddynamik, Legierungsänderungen und Mikrostrukturentwicklung konsistent abbilden. Dadurch lässt sich die Mikrostruktur auf Bauteilebene simulationsgestützt vorhersagen.
Die entwickelten Ansätze ermöglichen eine gezielte Parameterauswahl, robuste und reproduzierbare Prozessstrategien sowie eine deutliche Reduktion experimenteller Entwicklungszyklen. Gleichzeitig schaffen sie die Grundlage für funktionsintegrierte Werkstoff- und Bauteilauslegung, bei der thermische Historie, Legierungschemie und Mikrostruktur gezielt zusammengeführt werden.
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Publikationen:
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High-throughput numerical exploration of preheating and sintering in electron beam powder bed fusion
In: Thermal Science and Engineering Progress 69 (2026), Art.Nr.: 104405
ISSN: 2451-9057
DOI: 10.1016/j.tsep.2025.104405 - , , , :
Simulation-driven development of in-situ alloying Cu-25Cr by electron beam powder bed fusion
In: Additive Manufacturing 109 (2025), Art.Nr.: 104874
ISSN: 2214-7810
DOI: 10.1016/j.addma.2025.104874 - , , , :
Processing Strategies for Electron Beam Based Powder Bed Fusion
In: Dietmar Drummer, Michael Schmidt (Hrsg.): Progress in Powder Based Additive Manufacturing, Springer Nature, 2025, S. 127-148 (Springer Tracts in Additive Manufacturing, Bd.Part F386)
DOI: 10.1007/978-3-031-78350-0_7 - , , :
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 - , , :
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 - , , , :
A CALPHAD-Informed Enthalpy Method for Multicomponent Alloy Systems with Phase Transitions
In: Modelling 5 (2024), S. 367-391
ISSN: 2673-3951
DOI: 10.3390/modelling5010020 - , , , :
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 - , , :
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 - , , :
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 - , , :
Volume of fluid based modeling of thermocapillary flow applied to a free surface lattice Boltzmann method
In: Journal of Computational Physics 492 (2023), Art.Nr.: 112441
ISSN: 0021-9991
DOI: 10.1016/j.jcp.2023.112441 - , , , :
High-Throughput Numerical Investigation of Process Parameter-Melt Pool Relationships in Electron Beam Powder Bed Fusion
In: Modelling 4 (2023), S. 336-350
ISSN: 2673-3951
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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 - , , , , :
New grain formation mechanisms during powder bed fusion
In: Materials 14 (2021), Art.Nr.: 3324
ISSN: 1996-1944
DOI: 10.3390/ma14123324 - , , , , , , , , :
How electron beam melting tailors the Al-sensitive microstructure and mechanical response of a novel process-adapted γ-TiAl based alloy
In: Materials & Design 212 (2021), Art.Nr.: 110187
ISSN: 0264-1275
DOI: 10.1016/j.matdes.2021.110187 - , , , :
Multi-material model for the simulation of powder bed fusion additive manufacturing
In: Computational Materials Science 194 (2021)
ISSN: 0927-0256
DOI: 10.1016/j.commatsci.2021.110415 - , , , :
A multivariate meltpool stability criterion for fabrication of complex geometries in electron beam powder bed fusion
In: Additive Manufacturing 45 (2021), Art.Nr.: 102051
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SAMPLE: A Software Suite to Predict Consolidation and Microstructure for Powder Bed Fusion Additive Manufacturing
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Comparison of passive scalar transport models coupled with the Lattice Boltzmann method
In: Computers & Mathematics with Applications (2018)
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In: Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering 25 (2017), Art.Nr.: 025003
ISSN: 1361-651X
DOI: 10.1088/1361-651X/aa5289 - , , , , :
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