TY - JOUR A1 - Bergmann, A. A1 - Grosser, H. A1 - Graf, B. A1 - Uhlmann, E. A1 - Rethmeier, Michael A1 - Stark, R. T1 - Additive Prozesskette zur Instandsetzung von Bauteilen - Aufbau, Reparatur und Modellbildung N2 - Komplexe Bauteile ohne Fügestellen sind die Spezialität additiver Verfahren. Immer deutlicher wird der Wert dieser Technologie für den Turbomaschinenbau, etwa bei der Fertigung von Turbinenschaufeln mit inneren Kühlstrukturen. Wichtig für vorbildgetreue Turbinenkomponenten: Die Technologie ermöglicht die Fertigung von Freiformen und Hinterschnitten, von außen- und innenliegenden filigranen, komplexen Strukturen als Einzelteil - und das in einem einzigen Arbeitsschritt. Des Weiteren benötigen additive Verfahren keine formgebenden Werkzeuge und weisen demnach kürzere Prozessketten im Vergleich zu konventionellen Herstellungsverfahren auf. Wirtschaftliche Vorteile kommen vor allem bei kleinen Losgrößen und Bauteilabmessungen zur Geltung. In diesem Artikel werden am Beispiel einer Turbinenschaufel Schlüsseltechnologien einer additiven Prozesskette gezeigt. Zunächst erfolgt die additive Fertigung einer Turbinenschaufel mittels Selective Laser Melting (SLM). Das Verfahren ermöglicht die Integration innenliegender Kühlkanäle. An dieser Schaufel wird anschließend mittels Laser-PulverAuftragschweißen (LPA) die Reparatur unterschiedlicher Beschädigungen demonstriert. Im nächsten Schritt der Prozesskette bietet ein optischer 3D-Scan der Schaufel die Möglichkeit zur Qualitätskontrolle und zum Vergleich der Bauteilabmessungen mit der Sollgeometrie. PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1002/latj.201390021 SN - 1613-7728 SN - 1863-9119 VL - 10 IS - 2 SP - 31 EP - 35 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-28066 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Graf, B. A1 - Ammer, S. A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Design of experiments for laser metal deposition in maintenance, repair and overhaul applications N2 - Modern and expensive parts lead to an increasing demand for maintenance, repair and overhaul (MRO) technologies. Instead of part replacement, MRO technologies are economically advantageous throughout the life cycle. Laser metal deposition as modern MRO technology can be used to repair cracks or protect damaged surfaces with a hard facing layer. It is necessary to adjust weld bead profile to the specific task. For this purpose, Design of Experiment (DoE) has a high potential to decrease experimental effort. In this paper, a full factorial design is used to determine the effect of process parameters on the geometric dimensions of the weld bead. The paper is of interest to engineers working with laser metal deposition as well as DoE methods. T2 - 2nd International Through-life Engineering Services Conference CY - Cranfield, UK DA - 2013-11-05 KW - Design of experiments KW - Laser metal deposition KW - Laser powder cladding KW - Repair welding KW - MRO PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1016/j.procir.2013.07.031 SN - 2212-8271 VL - 11 SP - 245 EP - 248 PB - Elsevier CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-29339 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Geisen, O. A1 - Müller, V. A1 - Graf, B. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Integrated weld preparation designs for the joining of L‑PBF and conventional components via TIG welding N2 - size limitations and high production costs of L-PBF make it competitive for smaller, highly complex components, while the less complex elements of an assembly are manufactured conventionally. This leads to scenarios that use L-PBF only where it’s beneficial, and it require an integration and joining to form the final product. For example, L-PBF combustion swirlers are welded onto cast parts to produce combustion systems for stationary gas turbines. Today, the welding process requires complex welding fixtures and tack welds to ensure the correct alignment and positioning of the parts for repeatable weld results. In this paper, L-PBF and milled weld preparations are presented as a way to simplify the Tungsten inert gas (TIG) welding of rotationally symmetrical geometries using integrated features for alignment and fixation. Pipe specimens with the proposed designs are manufactured in Inconel 625 using L-PBF and milling. The pipe assembly is tested and TIG welding is performed for validation. 3D scans of the pipes before and after welding are evaluated, and the weld quality is examined via metallography and computed tomography (CT) scans. All welds produced in this study passed the highest evaluation group B according to DIN 5817. Thanks to good component alignment, safe handling, and a stable welding process, the developed designs eliminate the need for part-specific fixtures, simplify the process chain, and increase the process reliability. The results are applicable to a wide range of components with similar requirements. KW - L-PBF KW - AM feature integration KW - TIG welding KW - Integrated alignment features KW - Pipe weld preparation KW - Dissimilar joints KW - Inconel 625 PY - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-547042 SN - 2363-9512 SP - 1 EP - 11 PB - Springer AN - OPUS4-54704 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Petrat, Torsten A1 - Graf, B. A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Build-up strategies for generating components of cylindrical shape with laser metal deposition N2 - Laser Metal Deposition LMD) as additive manufacturing process offers the potential to produce near net shape components. This reduces the amount of material and post-processing. The components are composed of individual layers. Already mall irregularities within a layer can add up over multiple layers and lead to error propagation. This paper deals with the issue of build-up strategies to minimize irregularities and prevent error propagation. Different travel paths and the influence of a changing starting point regarding to error propagation are discussed. Different deposition rates between core and peripheral area are detected and successfully compensated by adjusting the build-up sequence. Stainless steel and titanium alloy Ti-6Al-4V are used in the experiments. The results are intended to illustrate the potential of an adjusted build-up strategy and provide basic information on the way to an automated deposition process. This paper is of interest for engineers in industry or science using LMD as additive manufacturing process. T2 - Lasers in Manufacturing Conference 2015 CY - Munich, Germany DA - 22.06.2015 KW - Ti - 6Al - 4V KW - Additive Manufacturing KW - Build - up Strategy KW - Laser Metal Deposition KW - Stainless Steel PY - 2015 UR - http://www.wlt.de/lim/Proceedings/Stick/sessions.html SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-37829 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Petrat, T. A1 - Graf, B. A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael ED - Schmidt, M. ED - Vollertsen, F. ED - Arnold, C. B. T1 - Laser metal deposition as repair technology for a gas turbine burner made of Inconel 718 N2 - Maintenance, repair and overhaul of components are of increasing interest for parts of high complexity and expensive manufacturing costs. In this paper a production process for laser metal deposition is presented, and used to repair a gas turbine burner of Inconel 718. Different parameters for defined track geometries were determined to attain a near net shape deposition with consistent build-up rate for changing wall thicknesses over the manufacturing process. Spot diameter, powder feed rate, welding velocity and laser power were changed as main parameters for a different track size. An optimal overlap rate for a constant layer height was used to calculate the best track size for a fitting layer width similar to the part dimension. Deviations in width and height over the whole build-up process were detected and customized build-up strategies for the 3D sequences were designed. The results show the possibility of a near net shape repair by using different track geometries with laser metal deposition. T2 - LANE - 9 International Conference on Photonic Technologies CY - Fürth, Germany DA - 19.09.2016 KW - Laser metal deposition KW - Inconel 718 KW - Additive manufacturing KW - Maintenance KW - Repair and overhaul PY - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-376723 UR - http://ac.els-cdn.com/S1875389216301857/1-s2.0-S1875389216301857-main.pdf?_tid=ed1d75de-84a2-11e6-af94-00000aab0f6c&acdnat=1474974777_4917d753cb3d316c4b000ba0760778b5 SN - 1875-3892 VL - 83 SP - 761 EP - 768 PB - Elservier AN - OPUS4-37672 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Uhlmann, E. A1 - Rethmeier, Michael A1 - Graf, B. A1 - Kersting, R. A1 - Bergmann, A. T1 - Flexible manufacturing with an additive process chain design, production and surface finish N2 - The industrial demand for flexible and innovative manufacturing technologies is continuously increasing. These technologies have to be sustainable and resource-efficient, and have to allow the production of long-life capital goods. Consequently, the additive processes gain in importance as they offer an enormous potential of application, especially for the turbomachinery industry. In order to use additive manufacturing technologies in industrial applications, it is necessary to consider the complete process chain, including all necessary pre- and postprocessing. Although additive manufacturing is increasingly covered in scientific research, the linking between this technology and conventional industrial processes is rarely described. T2 - ASPE Spring topical meeting - Achieving precision tolerances in additive manufacturing CY - Raleigh, NC, USA DA - 26.04.2015 PY - 2015 SN - 978-1-887706-67-4 SP - Session I, 5 EP - 9 AN - OPUS4-34855 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Petrat, T. A1 - Graf, B. A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Laser-Pulver-Auftragschweißen zum additiven Aufbau komplexer Formen N2 - Das Laser-Pulver-Auftragschweißen als additives Fertigungsverfahren ermöglicht einen endformnahen Aufbau von Bauteilen. Ein Zielkonflikt besteht zwischen der Forderung nach hoher Aufbaurate und hoher Endformnähe, welcher von der Schweißraupengröße wesentlich beeinflusst wird. In dieser Veröffentlichung wird das Laser-Pulver-Auftragschweißen eingesetzt, um komplexe Formen additiv aufzubauen. Am Beispiel eines Tannenbaumprofiles werden unterschiedliche Einflussfaktoren dargestellt. Dazu gehören die Raupengeometrie, die Überlappung einzelner Raupen, die Verwendung unterschiedlicher Aufbaustrategien und die Teilung des Gesamtkörpers in Teilkörper. Der Zielkonflikt wird durch die Herstellung von Probekörpern mit unterschiedlichen Steigungswinkeln an den Seitenflächen verdeutlicht. Die Ergebnisse zeigen eine verbesserte Endformnähe in Bereichen flacher Steigung beim Einsatz kleiner Schweißraupen. Im Vergleich dazu erlauben die Schweißparameter der großen Raupen eine 5-fach höhere Aufbaurate. Bei einer Raupenüberlappung kleiner und großer Raupengeometrien innerhalb einer Lage treten Anbindungsfehler auf. Strategien zur Behebung dieses Fehlers durch Anpassung der Schweißreihenfolge werden in dieser Veröffentlichung aufgezeigt. Diese Erfahrungen werden genutzt, um einen Gesamtkörper aus Teilkörpern unterschiedlicher Raupengeometrien zu fertigen. T2 - DVS Congress 2015 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Nuremberg, Germany DA - 14.09.2015 PY - 2015 SN - 978-3-945023-46-4 N1 - Serientitel: DVS-Berichte – Series title: DVS-Berichte IS - 315 SP - 126 EP - 129 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-34770 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Graf, B. A1 - Schuch, M. A1 - Petrat, T. A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Combined laser additive manufacturing with powderbed and powder nozzle for turbine parts N2 - Metal additive manufacturing is often based on laser beam processes like Laser Metal Fusion (LMF) or Laser Metal Deposition (LMD). The LMF process is in particular suitable for very complex geometries. However build rate, part volume and material flexibility are limited in LMF. In contrast, LMD achieves higher deposition rates, less restricted part sizes and the possibility to change the material composition during the build-up process. On the other hand, due to the lower spatial precision of the material deposition process, the complexity of geometries is limited. Therefore, combined manufacturing with both LMF and LMD has the potential to utilize the respective advantages of both technologies. In this paper, combined additive manufacturing with LMF and LMD is described for Ti-6Al-4V and Inconel 718. First, lattice structures with different wall thickness and void sizes are built with LMF. The influence of LMD material deposition on these LMF-structures is examined regarding metallurgical impact and distortion. Cross-sections, x-ray computer tomography and 3D-scanning results are shown. For the titanium alloy specimen, oxygen and Nitrogen content in the deposited material are analysed to evaluate the LMD shielding gas atmosphere. The results are used to develop guidelines for a LMD build-up strategy on LMF substrates. With these findings, a gas turbine burner is manufactured as reality test for the combined approach. T2 - 6th International Conference on Additive Technologies iCAT 2016 CY - Nürnberg, Germany DA - 29.11.2016 KW - Ti-6Al-4V KW - Inconel 718 KW - Combined laser manufacturing PY - 2016 SN - 978-691-285-537-6 SP - 317 EP - 323 AN - OPUS4-38702 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Graf, B. A1 - Gook, S. A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Combined laser additive manufacturing for complex turbine blades N2 - Laser beam processes are increasingly used in the field of additive manufacturing. Prominent methods are either powderbed-based like Laser Metal Fusion (LMF), or utilizing a powder nozzle like Laser Metal Deposition (LMD). While LMF allows the manufacturing of complex structures, build rate, part volumes and material flexibility are limited. In contrast, LMD is able to operate with high deposition rates on existing parts, and materials can be changed easily during the process. However LMD shape complexity is limited. Utilizing their respective strengths, a combination of these two additive technologies has the potential to produce complex parts with high deposition rates and increased material flexibility. In this paper, combined manufacturing with additive technologies LMF and LMD is described. Its benefit for industry with emphasis on turbomachinery is shown. As reality test for the innovation, an industrial turbine blade is manufactured. KW - Turbine blade KW - Additive manufacturing KW - Laser metal fusion KW - Laser metal deposition PY - 2016 SN - 2499-9733 VL - 3 IS - 20 SP - 34 EP - 42 AN - OPUS4-38709 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Petrat, T. A1 - Graf, B. A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael ED - Witt, G. ED - Eichmann, M. ED - Kniffka, W. T1 - Strategien zur Erreichung eines konstanten Volumenaufbaus bei der additiven Fertigung mittels Laser-Pulver-Auftragschweißen T1 - Strategies to achieve constant build-up with laser metal deposition N2 - Der Einsatz von Hochleistungswerkstoffen verlangt nach einer hohen Endformnähe der zu fertigenden Bauteile, um den Aufwand und somit die Kosten für Materialeinsatz und Nachbearbeitung möglichst gering zu halten. Der additive Einsatz in Form des Laser-Pulver-Auftragschweißens bietet hierfür durch den gezielten Materialauftrag ein hohes Potential. Herausforderungen bestehen in Bereichen der Vorhersagbarkeit und der Reproduzierbarkeit des Materialauftrages, sowie der Fertigungszeit. Unterschiedliche Einflüsse bei der Schichterzeugung führen dabei zu Abweichungen von der Soll-Geometrie. Die vorliegenden Untersuchungen behandeln den Einfluss von Spurgeometrie, Spurüberlappung, Verfahrweg und Aufbaureihenfolge auf die entstehende Bauteilform. Die Teilung einer Lage in Rand- und Kernbereich ermöglicht einen konturangepassten Verfahrweg und eine Erhöhung der Endformnähe innerhalb einer Ebene. Die Verwendung unterschiedlicher Spurgrößen bei der Bauteilerzeugung verdeutlicht die Möglichkeiten einer hohen Auftragsrate bei gleichzeitig hoher Formgenauigkeit. Bereits kleine Unterschiede beim Materialauftrag zwischen Kern- und Randbereichen, Start- und Endpunkten sowie in Bereichen des Richtungswechsels führen aufgrund von Fehlerfortpflanzung nachmehreren Lagen zu Abweichungen in der Aufbaurichtung. Kompensierungen mittels angepasster Baustrategien werden aufgezeigt und diskutiert. Die Nickelbasislegierung Inconel 718, die Titanlegierung Ti-6Al-4V sowie der austenitische Stahl 316L sind Bestandteil der vorliegenden Untersuchungen. Die gewonnenen Erkenntnisse verdeutlichen das Potenzial einer angepassten Aufbaustrategie zur reproduzierbaren Erzeugung von Bauteilen am Beispiel unterschiedlicher Körpergeometrien. T2 - Rapid.Tech International Trade Show & Conference for Additive Manufacturing CY - Erfurt, Germany DA - 14.06.2016 KW - Laser-Pulver-Auftragschweißen KW - Additive Fertigung KW - Aufbaustrategie KW - 3DDruck KW - Ti-6Al-4V KW - Inconel 718 KW - 316L PY - 2016 SN - 978-3-446-45017-2 SP - 49 EP - 60 PB - Carl Hanser Verlag CY - München, Germany AN - OPUS4-36571 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -