Simulationsbasierte Prozessstrategien

Im pulverbettbasierten Elektronenstrahlschmelzen lassen sich heute hochkomplexe Bauteile herstellen. Die resultierenden Bauteileigenschaften werden dabei maßgeblich durch die gewählte Prozess- und Belichtungsstrategie bestimmt. Klassische linienbasierte Ansätze können zu inhomogenen Temperaturverläufen innerhalb einzelner Schichten führen, was räumlich variierende Materialeigenschaften zur Folge hat.

Moderne Prozessstrategien kombinieren linien- und punktbasierte Belichtungsansätze und ermöglichen eine gezielte räumliche und zeitliche Steuerung des Energieeintrags. Durch die abgestimmte Auslegung von Vorheiz-, Zwischenheiz- und Schmelzschritten lassen sich Temperaturhistorien gezielt beeinflussen und über die gesamte Schicht homogenisieren. Die Auslegung dieser Strategien wird durch multiskalige Simulationstools unterstützt, die thermische Prozesse, Schmelzbad­dynamik sowie die resultierende Mikrostrukturausprägung berücksichtigen und so eine fundierte Bewertung von Prozessparametern erlauben.

Die Vorteile dieser ganzheitlichen Prozessstrategien liegen in einer verbesserten Bauteilqualität, der Reduktion von Defekten sowie einem effizienteren Energie- und Zeitaufwand. Durch ihre systematische Auslegung sind die Konzepte auf unterschiedliche Geometrien und Gitterstrukturen übertragbar und bilden eine zentrale Grundlage für die Weiterentwicklung prozesssicherer und leistungsfähiger Strategien in der additiven Fertigung.

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• Kupfer T., Spano L., Pohl S., Körner C., Markl M.:
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• Kupfer T., Breuning C., Markl M.:
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  In: Additive Manufacturing 91 (2024), Art.Nr.: 104321
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• 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
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• 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
• 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
• Breuning C., Arnold C., Markl M., Körner C.:
  A multivariate meltpool stability criterion for fabrication of complex geometries in electron beam powder bed fusion
  In: Additive Manufacturing 45 (2021), Art.Nr.: 102051
  ISSN: 2214-7810
  DOI: 10.1016/j.addma.2021.102051