Hybrid laser sintering method for manufacturing of metallic glasses

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Jens P. Wulfsberg
• Subject Area: Primary Shaping and Reshaping Technology, Additive Manufacturing ; Production Automation and Assembly Technology
• Term: from 2014 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 254258000

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Das Ergebnis des Forschungsprojektes ist die Untersuchung der Grundlagen und die Entwicklung eines neuen Warmpressprozesses zur Herstellung von Bauteilen aus amorphem Metall. Hauptmerkmal ist die Verwendung einer kraftübertragenden Kontaktoptik, deren Material zum einen eine hohe Druckfestigkeit zum Übertragen der Presskraft, und zum anderen einen hohen Transmissionsgrad zur Leitung des Laserlichtes besitzt. Somit wird eine direkte Erwärmung des verwendeten metallischen Glaspulvers ermöglicht. Durch die gaußförmige Intensitätsverteilung des Laserstrahls entstehen Bereiche verschiedener Gefügestruktur und Qualität. Nur für geringe Laserintensitäten gilt die Beibehaltung der amorphen Phase bei gleichzeitiger Ausnutzung der thermoplastischen Formgebung oberhalb der Glasübergangstemperatur. Daher ist der Prozess grundsätzlich geeignet zur Herstellung von Mikrobauteilen aus metallischem Glas. Weitere Untersuchungen und eine Optimierung der Anlagentechnik sind für einen robusten Prozess erforderlich. Prinzipiell bedingt ist die Messung der maximalen Temperatur durch herkömmliche Messmethoden nicht möglich. Daher wird eine alternative Bestimmung des Überschreitens der Glasübergangstemperatur durch Auswertung des Pressweges im Kraftregelbetrieb als Grenze der Erwärmung diskutiert und nachgewiesen. Weiterhin zeigt sich der Einstellparameter Laserintensität als besonders sensitiv für die Entstehung einer kristallinen Phase, die Bestrahlungszeit hingegen als weniger sensitiv.

Publications

• Concept for Identifying the Temperature Conditions and Distribution in Amorphous Metal Micro Parts manufactured by a Hybrid Contact Laser Sintering Process; In: Proceedings of the 15th euspen International Conference, Leuven, 2015, pp. 197-198
  Montag, T.; Wulfsberg, J.P.
  
• Design and applicability of the testing equipment for manufacturing micro parts from amorphous metal powder by using the hybrid contact laser sintering (HCLS) process; In: Proceedings of the 16th euspen International Conference, Nottingham, 2016, pp. 415-416
  Montag, T.; Wulfsberg, J.P.
  
• Analysis of Process Parameters and Boundaries of the Hybrid Contact Laser Sintering Process; In: Proceedings of the Euro PM2017 Congress and Exhibition, Milano, Italy
  Montag, T.; Wulfsberg, J.P.
  
• Characterising Damages of the Main Pressing and Heat Transferring Element within the Hybrid Contact Laser Sintering Process; In: Proceedings of the 17th euspen International Conference, Hannover, 2017, pp. 227-228
  Montag, T.; Wulfsberg, J.P.
  
• Der Druck-Laser-Sinter-Prozess: Vortests und erste Ergebnisse zur Herstellung von Mikrobauteilen aus amorphem Metallpulver; In: Fachbeiträge des 8. Kolloquium Mikroproduktion, pp. 63-70, Bremen
  Montag, T.; Wulfsberg, J.P.
  
• Analysis of Different Process Control Strategies of the Hybrid Contact Laser Sintering Process; In: Proceedings of the 18th euspen International Conference, Venice, 2018, pp. 227-228
  Montag, T.; Wulfsberg, J.P.; Gärtner, F.; Klassen, T.