TY - GEN A1 - Fischer, Tim Sebastian A1 - Grüger, Lennart A1 - Woll, Ralf T1 - Additive Manufacturing: A Step-by-Step Guide T2 - Industry 4.0 Science N2 - New technologies have enabled additive manufacturing to construct components layer by layer using 3D model data. Machinery requirements for this are minimal, entailing only a welding device for energy input and a guiding machine to shape the component. Though there are clear benefits to the process, such as the cost-effective technology and high deposition rates, the complex interactions involved must receive due consideration. KW - process visualization KW - Additive Manufacturing KW - Wire Arc Additive Manufacturing KW - WAAM KW - Structured Analysis and Design Technique KW - SADT KW - welding KW - manufacturing KW - metal components KW - slicing KW - arc welding KW - deposition rate KW - machining centers KW - wire feed rate Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.30844/I4SE.23.1.80 SN - 2942-6162 IS - 1 SP - 80 EP - 88 ER - TY - GEN A1 - Grüger, Lennart A1 - Fischer, Tim Sebastian A1 - Woll, Ralf A1 - Buhl, Johannes T1 - Absicherung von Risiken beim Prozess des Wire Arc Additive Manufacturing T2 - Industry 4.0 Science KW - Additive Manufacturing KW - Wire Arc Additive Manufacturing KW - Failure Mode and Effects Analysis Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.30844/I4SD.24.1.63 SN - 2942-6154 VL - 2024 IS - 1 SP - 63 EP - 69 ER - TY - GEN A1 - Grüger, Lennart A1 - Fischer, Tim Sebastian A1 - Woll, Ralf A1 - Buhl, Johannes T1 - Safeguarding Against Risks in the Wire Arc Additive Manufacturing Process T2 - Industry 4.0 Science N2 - In this article, the potential risks in wire arc additive manufacturing are analyzed using failure mode and effects analysis. To achieve this, 186 possible causes of risk were analyzed and the five most critical risks were discussed in detail. Four significant risk factors were identified in the construction process. The fifth risk relates to the shielding gas flow. This is only one influencing factor among the welding parameters, which have strong interactions with each other. Therefore, their relationships should be analyzed on the basis of numerous tests. KW - additive manufacturing KW - wire arc additive manufacturing KW - failure mode and effects analysis Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.30844/I4SE.24.1.63 SN - 2942-6170 VL - 2024 IS - 1 SP - 63 EP - 69 ER - TY - CHAP A1 - Grüger, Lennart A1 - Fischer, Tim Sebastian A1 - Woll, Ralf ED - Gapiński, Bartosz ED - Ciszak, Olaf Stanisław ED - Ivanov, Vitalii ED - Machado, Jose Mendes T1 - Investigation of the Wire Arc Direct Energy Deposition-Process and Possible Interactions T2 - Advances in Manufacturing IV N2 - The Wire Arc Direct Energy Deposition (WA-DED) process is highly regarded as part of additive manufacturing. Compared to other additive manufacturing processes, it is characterized above all by its high deposition rate and low system costs. Despite many years of experience in the build-up welding process, WA-DED still holds a number of challenges in terms of process stability. This article analyses the interactions in the WA-DED process. To this end, the process was visualized and described with the help of Structured Analysis and Design Technique (SADT). Building on this, a process Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) was presented to identify and priorities risks. Finally, the results of the Taguchi tests were analyzed and visualized. The results illustrate the strong interactions between the influencing factors. These have a material-specific effect on the production results. Each new material composition therefore requires a systematic analysis in order to determine quantitative correlations. In future, these can be supported by machine learning approaches. KW - Additive Manufacturing KW - Structured Analysis and Design Technique KW - Failure Mode and Effects Analysis KW - Design of Experiments Y1 - 2024 SN - 9783031564659 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-031-56463-5_14 SN - 2195-4356 VL - 2024 SP - 176 EP - 194 PB - Springer Nature Switzerland CY - Cham ET - 4 ER - TY - GEN A1 - Grüger, Lennart A1 - Jensch, Felix A1 - Dittrich, Fabian A1 - Härtel, Sebastian T1 - On the creation of a material bond between L-PBF-manufactured AZ91 and Ti-6Al-4V components in the context of medical applications T2 - Materials N2 - Within the scope of these investigations, the feasibility of a material bond between Ti-6Al-4V and the magnesium alloy AZ91 is analyzed. Ti-6Al-4V is frequently used for implants due to its biocompatibility, corrosion resistance, and specific strength. However, depending on the surface quality, the attachment behavior of the bone to the implant varies. Magnesium implants promote the regeneration of bone tissue and biodegrade as the bone tissue heals. Combining the properties of both materials in one implant enables a reduced implant volume and increased stability. For this reason, this study aims to demonstrate the feasibility of creating a material bond between the materials Ti-6Al-4V and AZ91. For this purpose, Ti-6Al-4V truncated cones and AZ91 sleeves were produced using the additive manufacturing process of laser powder bed fusion (L-PBF). The as-built sleeves were then pressed onto machined truncated cones. Since zinc serves as a lubricant and has good diffusion properties with the materials used as a result of heat treatment, a comparison was made between zinc-coated and the as-built Ti-6Al-4V samples. This showed that a bond was created after hot isostatic pressing and that the push-out force could be increased by more than 4.5 times. Consequently, a proof of feasibility was demonstrated, and a high potential for applications in medical technology was shown. KW - AZ91 KW - Ti6-Al-4V KW - L-PBF KW - implant technology Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3390/ma17184667 SN - 1996-1944 VL - 17 IS - 18 PB - MDPI AG ER - TY - GEN A1 - Grüger, Lennart A1 - Härtel, Sebastian A1 - Sahin, Emre T1 - Simulierte Produktionsumgebung heute – Evaluation der numerischen Prozesssimulation des selektiven Laserschmelzens T2 - Industry 4.0 Science Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.30844/I4SD.24.4.70 SN - 2942-6154 VL - 2024 IS - 4 SP - 70 EP - 77 PB - GITO mbH Verlag ER - TY - GEN A1 - Fischer, Tim Sebastian A1 - Grüger, Lennart A1 - Woll, Ralf T1 - Modellierung von Einflüssen auf das Wire Arc Additive Manufacturing T2 - Industrie Management 4.0 N2 - Das Wire Arc Additive Manufacturing, kurz WAAM, ist ein additives Fertigungsverfahren, welches metallische Bauteile auf Grundlage des Lichtbogenschweißens fertigt. Additive Fertigung ist laut DIN EN ISO/ASTM 52900 ein Prozess, welcher Bauteile aus 3D-Modelldaten schichtweise herstellt. Die grundlegenden Komponenten sind ein Schweißgerät, welches die benötigte Energie zum Schmelzen des Metalldrahts in den Prozess einbringt sowie eine Führungsmaschine, welche die vorgegebene Geometrie des Bauteils abfährt. Anwendungsbereiche sind Rapid Prototyping und Tooling, Direct Manufacturing und Additive Repair. Die größten Vorteile stellen die kostengünstige Anlagentechnik und die hohen Abscheidungsraten dar. Nachteilig am Verfahren sind die mangelnde Prozessstabilität und Wiederholgenauigkeit. Der Beitrag soll dazu dienen, den Fertigungsprozess des WAAM-Verfahrens übersichtlich darzustellen, und dabei auf die komplexen Wechselwirkungen eingehen. KW - Prozessvisualisierung KW - Additive Manufacturing KW - Wire Arc Additive Manufacturing KW - Structured Analysis and Design Technique Y1 - 2023 UR - https://library.gito.de/2023/09/fischer-im-23-05/ U6 - https://doi.org/10.30844/IM_23-5_53-57 SN - 2364-9208 IS - 5 SP - 53 EP - 57 ER - TY - GEN A1 - Grüger, Lennart A1 - Welz, Ulrike Franziska A1 - Woll, Ralf ED - Gröger, Sophie T1 - Vorstellung eines Leitfadens für schriftliche Befragungen T2 - Nachhaltiges Qualitätsdatenmanagement: Bericht zur GQW-Jahrestagung 2022 in Chemnitz N2 - Schriftliche Befragungen gibt es in der heute bekannten Form seit den 1970er Jahren [1]. Inzwischen stellen Befragungen in der empirischen Forschung eine der häufig angewendeten Erhebungsmethoden dar [2]. Eine Vielzahl an Informationen existiert zum Thema Fragebogen und dessen Erstellung sowie zur Durchführung und Auswertung der Befragung. Immer wieder stellen sich ähnlichen Fragen, die in einem kleinen Leitfaden beantwortet werden sollen. Die Durchführung einer schriftlichen Befragung folgt häufig einem sehr ähnlichen Muster. Es existieren bereits Leitfäden wie „The Tailored Design Method“ nach DILLMAN ET AL [3]. Dieser Leitfaden leistet Hilfestellung bei der Erarbeitung eines Fragebogens und verspricht eine hohe Datenqualität und Ausschöpfungsquote. Der Leitfaden besitzt jedoch keinen Abschnitt über die Datenauswertung [3]. Auf der letzten GQW – Tagung stützte sich ein großer Teil der Beiträge auf Befragungen. Mithin stellte sich die Aufgabe zur Entwicklung eines Leitfadens für Befragungen. Darin werden typische Problemstellungen wie der repräsentative Stichprobenumfang, allgemeine Anforderungen an das Design und mögliche Fehler adressiert. Zu diesem Zweck wird zunächst die bereits vorhandene Literatur analysiert, zusammengefasst und anschließend ein Leitfaden daraus entwickelt. Ergebnisse einer Befragung sollten statistisch belastbar sein, damit abgesicherte Aussagen aus den Ergebnissen abgeleitet werden können. Der erstellte Leitfaden soll in die Lehrtätigkeiten eingebaut werden und Studierenden bei der Durchführung belastbarer Umfragen unterstützen. Auf diese Weise wird zur nachhaltigen Förderung des Qualitätsmanagements–Nachwuchses beigetragen. Y1 - 2023 SN - 978-3-658-40587-8 SN - 978-3-658-40588-5 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-658-40588-5_5 SP - 78 EP - 103 PB - Springer ER - TY - RPRT A1 - Grüger, Lennart A1 - Sydow, Benjamin A1 - Woll, Ralf A1 - Buhl, Johannes T1 - Design of a Cost-Effective and Statistically Validated Test Specification with Selected Machine Elements to Evaluate the Influence of the Manufacturing Process with a Focus on Additive Manufacturing N2 - Due to their versatile advantages, the use of additively manufactured components is growing. In addition, new additive manufacturing processes are constantly being developed, so that a wide range of printing processes are now available for metal. Despite the same starting material, the microstructure and thus also the final mechanical properties differ greatly compared to conventional processes. In most cases, only direction-dependent characteristic values from the uniaxial tension are used to qualify a printing process before it is used. The literature, on the other hand, demonstrates that the results are not transferable to other loading conditions. In this work, several engineering tests were integrated into a single test specimen so that they can be determined on the same specimen. The test specimen can be used to test tooth root strength, bending strength, notched bar impact energy, and thread strength depending on the mounting direction, thus representing industrial loading cases. In this study, test specimens were fabricated by conventional manufacturing (machining), L-PBF (Laser Powder Bed Fusion), and WA-DED (Wire Arc Direct Energy Deposition), and the results were compared using statistical methods. Factors to capture manufacturing influence and buildup direction were statistically validated on 316L. The work shows a benchmark with a typical initial microstructure of rolled and milled material, L-PBF, and WA-DED parts on loads close to the application and thus simplifies an industry-oriented evaluation of a new manufacturing process. KW - manufacturing factor KW - testing specification KW - laser powder bed fusion KW - wire arc direct energy deposition KW - 316L KW - significance KW - statistical method KW - benchmark geometry Y1 - 2023 UR - https://www.mdpi.com/2075-4701/13/11/1900 U6 - https://doi.org/https://doi.org/10.3390/met13111900 ER - TY - CHAP A1 - Grüger, Lennart A1 - Fischer, Tim Sebastian A1 - Korb, Elisa A1 - Härtel, Sebastian ED - Jochem, Roland ED - Maurice, Meyer T1 - Vergleichende Prozesskettenuntersuchung der konventionellen und additiven Fertigung eines Demonstratorbauteils unter umwelttechnischen Aspekten T2 - Rethinking Quality - Wandel des Qualitätsmanagements durch Digitalisierung und Künstliche Intelligenz : Bericht zur GQW-Jahrestagung 2024 in Berlin N2 - Nachhaltigkeit ist branchenübergreifend ein relevantes Thema. Häufig werden zu umwelttechnischen Untersuchungen jedoch nur einzelne Schritte der Fertigung eines Produktes und nicht die gesamte Prozesskette betrachtet. Der vorliegende Artikel liefert einen Vergleich von konventionellen und additiven Fertigungsverfahren anhand eines Demonstratorbauteils unter umwelttechnischen Gesichtspunkten. Zu diesem Zweck werden die Wertschöpfungsketten der additiven Fertigungsverfahren des Laser Powder Bed Fusion und der Wire Arc Direct Energy Deposition mit einer konventionellen Fertigungsprozesskette verglichen. Hierbei kommen Energieverbrauch, CO2-Ausstoß und Abfallaufkommen als wesentliche Vergleichskriterien zur Anwendung. Im Ergebnis sind die additiven Fertigungsverfahren für das Demonstratorbauteil, in Bezug auf die genannten Kriterien als nachhaltiger zu bewerten. Der Artikel erhebt keinen Anspruch auf vollständige Übertragbarkeit, präsentiert jedoch einen Ansatz zur Analyse der Bauteilnachhaltigkeit über die gesamte Wertschöpfungskette. KW - Wertschöpfungskette KW - Nachhaltigkeit KW - Additive Fertigung Y1 - 2025 SN - 978-3-658-47212-2 SN - 978-3-658-47213-9 U6 - https://doi.org/https://doi.org/10.1007/978-3-658-47213-9_7 SP - 123 EP - 142 PB - Springer Fachmedien Wiesbaden CY - Wiesbaden ER - TY - GEN A1 - Grüger, Lennart A1 - Szyndler, Joanna A1 - Jensch, Felix A1 - Härtel, Sebastian T1 - Porosity analysis of L-PBF manufactured AZ91D components T2 - Materials research proceedings N2 - Several materials for joint replacement parts approved in medical technology are being investigated. Magnesium alloys are very suitable for implants due to the similar strength properties between magnesium alloys and human bone. Therefore, the present work aims to examine the parameters for producing the magnesium alloy AZ91D. For this purpose, 16 samples were manufactured with varying laser power and exposure speed and examined using µCT analyses. As a result, densities between 99.56 and 95.21 percent were achieved. The samples with the lowest density were subjected to a HIP process to increase the relative density. However, a further µCT analysis revealed only minor positive effects of the HIP process. An analysis of the number and size of the pores indicates that the pores bonded together instead of being closed. KW - A91D KW - Additive Manufacturing KW - L-PBF KW - HIP KW - Process Parameter Analysis Y1 - 2025 SN - 978-1-64490-359-9 U6 - https://doi.org/10.21741/9781644903599-22 SN - 2474-395X VL - 54 SP - 199 EP - 208 PB - Materials Research Forum LLC CY - Millersville, PA ER -