Modellierung und Analyse der prozessbedingten Eigenschaften durch Laserpulverauftragschweißen additiv gefertigter Strukturen

Additive Fertigungstechnologien (AM) entwickeln sich zu einer der vielversprechendsten Methoden zur Fertigung nahezu beliebig komplexer Bauteile und Werkstücke. Im Gegensatz zu den subtraktiven Herstellungsverfahren, zeichnet sich AM dadurch aus, dass Werkstoff schichtweise gezielt zu dem Bauteil hinzugefügt wird. Die Vorteile gegenüber Standardverfahren haben insbesondere in der Luftfahrt- und Automobilindustrie für das sogenannte „Rapid Tooling“ oder in der Biomedizintechnik dafür gesorgt, dass AM bei der Herstellung von Sonder- und Spezialanfertigungen sowie LeichtbauKonstruktionen nahezu unentbehrlich erscheinen.Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist die Simulation der Fertigung von Bauteilen mittels Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPAS) zur genauen Vorhersage der finalen Kontur des additiv gefertigten Bauteils sowie der prozessinduzierten Eigenspannungen und die Untersuchung der Einflüsse von den gewählten Prozessparametern und der Scan-Strategie. Grundlage der Simulationen ist ein thermodynamisch konsistentes und auf der Mikromechanik basierendes Materialmodell, welches physikalisch plausible Ergebnisse und Daten liefert. Die physikalische Plausibilität ermöglicht u.a. die Anwendung der neuen Methodik für Problemstellungen, in denen keine oder nur beschränkt experimentelle Daten zum Abgleich der Simulationen zur Verfügung stehen. Durch die Einbindung datenbasierter Methoden und Algorithmen wird zudem ein optimaler Kompromiss zwischen Genauigkeit und Rechengeschwindigkeit ermöglicht, was mit klassischen Verfahren unmöglich zu realisieren wäre. Diese Arbeit ist in Zusammenarbeit mit dem Institut für Mechanik der TU Dortmund entstanden.