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Projekt
Dispersionseffekte von Nanokompositen zur Verbesserung des Schmelz- und Kristallisationsverhaltens in PBF-LB/P mit Nahinfrarot-Diodenlasern
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409779181
Obwohl die additive Fertigung in den letzten Jahren immer beliebter wird, sind die verfügbaren Mikropulver-Ausgangsmaterialien für Laserbearbeitungsaufgaben oft unzureichend. Das unzureichende Absorptionsverhalten und begrenzte Verständnis des Materialverhaltens während der laserbasierten additiven Fertigung der Polymerpulver stellt ein großes Hindernis dar. Ein wesentliches Verständnis des Materialverhaltens, der Prozessbedingungen, der Reproduzierbarkeit und damit der Eigenschaften der gefertigten Teile kann nur durch die Zusammenarbeit von Materialwissenschaftlern und Verfahrenstechnikern erreicht werden. Das beantragte Projekt zielt darauf ab, das Wissen über den Einfluss von Nano-Additiven und Strahlformung auf das Materialverarbeitungsverhalten beim laserbasierten Pulverbettschmelzen (PBF-LB/P) mit Laserstrahlung im Nahinfrarotbereich (NIR) zu verbessern. Durch das Tuning von PA12- und TPU-Pulvern mit CuS- und LaB6-Nanopartikeln, hergestellt durch skaliertes Hochleistungslaserfragmentieren und Downstream-Trägern, wird die Absorption der PBF-NIR-Laserenergie erhöht, wodurch die Möglichkeit zur Strahlformung gegeben wird. Der Wechsel von der üblichen CO2- (10600 nm) zu einer NIR-Laserquelle (808 nm) ermöglicht die Anwendung von Strahlformungsgeräten um die zeitliche und räumliche Kontrolle des Energieeintrags in die Prozesszone zu verbessern. In unserem Versuchsaufbau wird ein digitaler Lichtprozessor (DLP) für einen simultanen und einstellbaren Laserenergieeintrag über einen gesamten Bereich zur Steuerung der Heiz- und Kühlbedingungen in der Prozesskammer eingesetzt. Während des Prozesses werden mikroskopische Veränderungen im Material erwartet, die sich makroskopisch auf die endgültigen Bauteileigenschaften auswirken. Die Experimente werden durch ein Simulationsmodell untermauert, das nach seiner Entwicklung und Validierung die Wärmeableitung und -verteilung in das nano-additivierte Material berücksichtigt. Daher beinhaltet unser Projekt die Untersuchung sowohl der materialbezogenen als auch der prozessbezogenen Einflussfaktoren, um den Weg für eine verbesserte, vorhersagbare und steuerbare PBF-LB/P-Verarbeitung von abstimmbaren Polymerkompositen durch adaptive, simultane NIR-Belichtungsstrategien zu ebnen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
