TY - CONF A1 - Epperlein, Martin T1 - Datengetriebene Qualitätssicherung für den PBF-LB/M Prozess N2 - Der Vortrag gibt einen Überblick über die aktuellen Aktivitäten im QI-Digital Use Case Additive Fertigung. Der Fokus liegt hier auf einer digitalen Qualitätssicherung. T2 - Symposium „Additive Fertigung: Pulverbasiertes Schmelzen mittels Laserstrahl“ CY - Leipzig, Germany DA - 14.08.2025 KW - Additive Fertigung KW - PBF-LB/M KW - Digitalisierung PY - 2025 AN - OPUS4-64400 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Epperlein, Martin T1 - Normungsaktivitäten in QI-Digital N2 - Der Vortrag thematisiert die Normungsaktivitäten in QI-Digital. Insbesondere die entwickelte Datenstruktur in der ISO/ASTM 52970 und die Anknüpfungspunkte zur Verwaltungsschale. Die ISO TC 261 / JG 85 und ihr entsprechender Scope werden vorgestellt. T2 - Sitzung des DIN NA-145-04-01 AA CY - Darmstadt, Germany DA - 01.04.2025 KW - Additive Fertigung KW - PBF-LB/M KW - Digitalisierung PY - 2025 AN - OPUS4-64403 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Epperlein, Martin T1 - ISO TC 261 / JG 85 Projects N2 - Dieser Vortrag fasst die laufenden Aktivitäten der ISO TC 261 JG 85 zusammen. Insbesondere die Gewinnung und Verarbeitung von PBF-LB/M Prozessdaten steht im Fokus. T2 - ISO TC 261 / ASTM F.42 Meeting CY - Manila, Philippines DA - 22.09.2025 KW - Additive Fertigung KW - PBF-LB/M KW - Digitalisierung PY - 2025 AN - OPUS4-64399 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Walter, Tina T1 - Does multispectral optical tomography add value in recognizing process deviations in the PBF-LB/M process? N2 - Die Qualitätssicherung im Laserstrahlschmelzen metallischer Pulver (PBF-LB/M) stellt eine zentrale Herausforderung für die industrielle Anwendung additiver Fertigungsverfahren dar. Insbesondere die frühzeitige Vorhersage von Defekten, wie z.B. Porositäten, ist entscheidend für die Prozessstabilität und resultierende Bauteilqualität. In diesem Beitrag wird ein neuartiger Ansatz, die multispektrale optische Tomografie (MS-OT), vorgestellt und erste Forschungsergebnisse hinsichtlich der Defekterkennung präsentiert. T2 - Promotionsretreat 2025 CY - Würzburg, Germany DA - 10.03.2025 KW - AM KW - Additive Fertigung KW - Process Monitoring KW - Optische Tomografie PY - 2025 AN - OPUS4-64988 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Walter, Tina T1 - Multispektrale optische Tomografie (MK-OT) trifft MachineLearning N2 - Das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen von Metallen (PBF-LB/M) zählt zu den am weitesten verbreiteten additiven Fertigungsverfahren für metallische Bauteile. Trotz zunehmender industrieller Relevanz, etwa in Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Energieanwendungen, bleibt eine umfassende Prozessüberwachung und Qualitätssicherung eine zentrale Herausforderung. Die hohe Komplexität des Verfahrens, bedingt durch eine Vielzahl interagierender Prozessparameter, sowie die resultierende Datenfülle erschweren die direkte Korrelation zwischen Prozessanomalien und resultierenden Bauteildefekten wie Poren oder Rissen. Zahlreiche Monitoring Ansätze, insbesondere thermografische Verfahren, wurden bereits intensiv untersucht. Dennoch fehlt es bislang an praxistauglichen, wirtschaftlich skalierbaren Lösungen. Insbesondere die Kosten und begrenzte Sichtfelder vieler Systeme hemmen eine breite industrielle Anwendung. Oster et al. [1] konnten zeigen, dass die Analyse kurzwelliger Infrarotstrahlung (SWIR-Thermografie) mittels auf künstlicher Intelligenz (KI) basierender Auswertung zur ortsaufgelösten Detektion von Porosität im PBF-LB/M-Prozess geeignet ist. Ihr Ansatz erlaubt erstmals die Identifikation nicht gezielt induzierter Poren, zeigt jedoch Einschränkungen hinsichtlich des erfassten Sichtfelds (~9 × 10 mm²) und der Systemkosten (~30k€). Eine vielversprechende Alternative stellt die Multikanal Optische Tomografie (MK-OT) dar [2], die auf kostengünstigen visuellen Kameras basiert. Durch gleichzeitige Erfassung mehrerer Spektralbereiche lassen sich Schichtbilder mit hoher räumlicher Auflösung und verbesserter Robustheit, verglichen mit marktüblicher monospektralen OT, gegenüber prozessbedingten Schwankungen erzeugen [2]. Die auch hierbei anfallenden großen Datenmengen erfordern eine automatisierte Auswertung. Bereits Ero et al. [3] und Feng et al. [4] konnten zeigen, dass mittels KI Porositätsvorhersagen aus herkömmlichen monochromatischen OT Daten gewonnen werden können. Ziel dieses Beitrags ist es, das Vorgehen zur Untersuchung der Übertragbarkeit des in [1] vorgestellten KI-basierten Auswerteverfahrens auf das MK-OT-System vorzustellen. Hierdurch könnte eine kosteneffiziente und skalierbare Prozessüberwachung mittels Porositätsbestimmung für den industriellen Einsatz ermöglicht werden. Der aktuelle Stand der Arbeit und das geplante Vorgehen wird dargelegt. T2 - CI-Workshop CY - Berlin, Germany DA - 20.11.2025 KW - AM KW - Additive Fertigung KW - Process Monitoring KW - Optische Tomografie PY - 2025 AN - OPUS4-64987 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Madia, Mauro T1 - Thermografie-gestützte Untersuchung des Potentials des Kaltgasspritzens für die Reparatur zyklisch belasteter Bauteile N2 - Die Reparatur mittels Kaltgasspritzen ist eine vielversprechende Alternative zum teuren Austausch fehlerbehafteter Bauteile in der Luft- und Raumfahrt. Durch die Beschleunigung von Metallpartikeln auf Überschallgeschwindigkeiten und die resultierende plastische Verformung der Partikel beim Aufschlag auf das Substrat ohne Aufschmelzen ermöglicht Kaltgasspritzen den schichtweisen Materialauftrag. Die Gewährleistung der Strukturintegrität reparierter Bauteile, insbesondere an der Schnittstelle zwischen dem Substrat und dem aufgetragenen Material, bleibt jedoch eine große Herausforderung. Um dieses Problem zu lösen, wurden verschiedene Prozesse und Behandlungen untersucht, um die Festigkeit und Tragfähigkeit der Reparatur unter zyklischer Belastung zu optimieren. Röntgen-Computertomographie (XCT) ermöglicht die Analyse der Defekte in dem aufgetragenen Material und in der Grenzfläche. Die XCT kann jedoch nur mit hohem Aufwand in-situ während der mechanischen Prüfung eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu kann die digitale Bildkorrelation (DIC) in-situ verwendet werden, da es sich um eine berührungslose Vollfeldtechnik handelt, die jedoch in erster Linie die durch das Prüfverfahren bedingten Verschiebungen an der Oberfläche erfasst. Um die Entwicklung der Schädigung an der Grenzfläche zu überwachen, wurde die Infrarot-Thermografie (IRT) parallel zur DIC bei der Zug- und Ermüdungsprüfung von reparierten Al6061 Proben eingesetzt. Es wurde eine gekühlte IRT-Kamera mit hoher Bildrate verwendet, die Nachverarbeitung erfolgte mittels Lock-in IRT. Mit Hilfe von IRT war es möglich, die frühe Schadensentstehung an der Grenzfläche des Substrats zu erkennen und das Risswachstum zu verfolgen. Die Bruchflächen bestätigten, dass die identifizierten Merkmale an der Grenzfläche lagen. Es werden Ergebnisse eines Vergleichs von DIC und IRT aus Ermüdungs- und Zugversuchen vorgestellt. T2 - Werkstoffprüfung 2025 CY - Dresden, Germany DA - 27.11.2025 KW - Additive Fertigung KW - Kaltgasspritzen KW - Thermografie KW - Digitale Bildkorrelation KW - Ermüdungsfestigkeit PY - 2025 AN - OPUS4-64998 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyer, Lena T1 - 3-D Druck in Schwerelosigkeit – Patentanmeldung für den Bau für Werkzeug und Ersatzteilen im Weltall N2 - Präsentation der Aktivitäten an der BAM im Bereich 3-D Druck in Schwerelosigkeit. T2 - Besuch des Deutschen Patent- und Markenamtes DPMA München CY - Berlin, Germany DA - 19.07.2022 KW - Additive manufacturing KW - Microgravity KW - Patent KW - Powder KW - Additive Fertigung KW - 3D Druck KW - Schwerelosigkeit PY - 2022 AN - OPUS4-56314 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Begrüßung und Vorstellung der BAMund des Fachbereichs 9.2 - Zentrale Forschungswerkstatt N2 - Die Zentralwerkstatt der BAM übernimmt die Fertigung und Konstruktion komplexer Prüf- und Versuchseinrichtungen und adressiert zugleich zentrale Forschungsthemen zur Werkstoff- und Komponentensicherheit. Dazu gehören die Entwicklung innovativer Fertigungstechnologien, ressourceneffiziente Verarbeitungskonzepte für hochfeste und additive Komponenten sowie die Untersuchung von Fertigungseinflüssen auf Oberflächenintegrität und Werkstoffdegradation. Ein besonderer Fokus liegt auf der H₂-Sicherheit, insbesondere der Fertigung und Prüfung von Hohlzugproben für Wasserstoff-Pipelines. Ergänzend werden Automatisierungslösungen, digitale Methoden und moderne Spanntechnik zur Effizienzsteigerung eingesetzt. Die Arbeiten sind eng mit den BAM-Kompetenzzentren AM@BAM, H2Safety@BAM und WIND@BAM verzahnt und leisten einen Beitrag zur Energiewende sowie zur Normung und zum Technologietransfer. T2 - 37. Stammtisch Metall des "Der Mittelstand BVMW e.V. " CY - Berlin, Germany DA - 17.09.2025 KW - Werkstoffsicherheit KW - H₂-Sicherheit KW - Additive Fertigung KW - Ressourceneffizienz KW - Automatisierung in der Fertigung KW - Prüftechnikentwicklung KW - Normung und Technologietransfer KW - Oberflächenintegrität PY - 2025 AN - OPUS4-65245 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Werner, Tiago T1 - Ermüdung von additiv gefertigtem Stahl AISI 316L: Zyklische plastische Verformung N2 - Das zyklische plastische Verformungsverhalten von additiv gefertigtem Edelstahl AISI 316L wurde in dehnungsgeregelten Kurzzeitfestigkeitsversuchen (LCF-Versuchen) untersucht. Dabei wurden zwei Wärmebehandlungszustände betrachtet: Beim ersten Zustand war die fertigungsbedingte zelluläre Struktur vorhanden, während sie durch die zweite Wärmebehandlung aufgelöst wurde. Untersuchungen im Transmissions-Elektronen-Mikroskop (TEM) zeigten, dass die zyklische Verformung die Zellstruktur lokal zerstörte und Gleitbänder entstanden, was die Entfestigung in diesem Fall erklärt. Für Material ohne Zellstrukturen resultierten nach zyklischer Verformung ähnliche Versetzungsstrukturen wie in konventionell gefertigtem (warmgewalzten) Material. T2 - OVGU-Kolloquium (BMDK des IWF) CY - Magdeburg, Germany DA - 23.06.2022 KW - Additive Fertigung KW - Kurzzeitfestigkeit KW - Mikrostrukturentwicklung KW - Versetzungsstrukturen KW - TEM PY - 2022 AN - OPUS4-56789 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Ávila Calderón, Luis T1 - Mechanisches Verhalten von additiv gefertigtem nichtrostendem Stahl X2CrNiMo17-12-2 (AISI 316L) und Vergleich zur konventionell gefertigten Variante T1 - Mechanical behavior of additively manufactured stainless steel X2CrNiMo17-12-2 (AISI 316L) and comparison with a conventionally manufactured variant N2 - Die additive Fertigung (AM) metallischer Werkstoffe ist eine Technologie, die zunehmend Gegenstand von Forschungsaktivitäten und industrieller Anwendung ist. Dennoch steht sie noch vor Herausforderungen, um eine breite Nutzung in sicherheitsrelevanten Anwendungen zu erreichen. Die Hauptgründe für die Verzögerung des technologischen Durchbruchs zugunsten von AM-Metallen gegenüber konventionell hergestellten Varianten sind das Fehlen eines tieferen Verständnisses der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und die begrenzte Verfügbarkeit von Daten zu den Materialeigenschaften. In diesem Kontext stellt diese Arbeit einen Beitrag sowohl zum Verständnis der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen als auch zur Verbesserung der Datenlage von 316L dar, einem häufig als Konstruktionswerkstoff in verschiedenen Hochtemperaturbauteilen verwendeten Werkstoff. Die Arbeit legt den Fokus auf die mittels Laser-Pulverbettschmelzen hergestellte Werkstoffvariante, PBF-LB/M/316L. Eine konventionell hergestellte Variante, HR/316L, wurde auch untersucht. Bei PBF-LB/M/316L wurde zusätzlich der Effekt ausgewählter Wärmebehandlungen ausgewertet. Die Untersuchung umfasste die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften und der Verformungs- und Schädigungsmechanismen bei erhöhten Prüftemperaturen bei LCF und Kriechen, wo die Daten und Wissenslage am spärlichsten ist. Außerdem hat die untersuchte PBF-LB/M/316L-Wersktoffvariante einen geringen Porositätsgrad. Somit hat diese Arbeit die Mikrostruktur stärker in den Fokus genommen als die meisten bisher in der Literatur verfügbaren Studien. Die mechanische Prüfkampagne umfasste Zugversuche zwischen Raumtemperatur und 650 °C, LCF-Versuche zwischen Raumtemperatur und 600 °C sowie Kriechversuche bei 600 °C und 650 °C. In Ermangelung konkreter Richtlinien und Normen wurde die Charakterisierung zumeist anhand der bestehenden internationalen Prüfnormen und Probengeometrien durchgeführt. Aus jedem dieser Prüfverfahren wurden die entsprechenden Festigkeits- und Verformungskennwerte ermittelt. Darüber hinaus wurde mit Hilfe gezielter mikrostruktureller Untersuchungen ein Beitrag zum Verständnis des Zusammenhangs zwischen der Mikrostruktur und den mechanischen Eigenschaften in Bezug auf die Verformungs- und Schädigungsmechanismen geleistet. Die Dehngrenze von PBF-LB/M/316L ist etwa doppelt so hoch wie die von HR/316L und dieser Trend setzt sich mit ansteigender Prüftemperatur fort. Die Bruchdehnung ist bei allen Prüftemperaturen geringer. PBF-LB/M/316L weist über den größten Teil der Ermüdungslebensdauer vor allem bei Raumtemperatur höhere zyklische Spannungen als HR/316L auf. Ausschließlich bei den kleinsten Dehnungs-schwingbreiten sind die Ermüdungslebensdauer ausgeprägt kürzer. Das Wechselverformungsverhalten von PBF-LB/M/316L ist durch eine Anfangsverfestigung gefolgt von einer kontinuierlichen Entfestigung charakterisiert, welche bis zum Auftreten der zum Versagen führenden Entfestigung stattfindet. Die Kriechbruchzeiten und die Dauer jeder Kriechphase sind bei allen Kombinationen von Prüfparametern bei PBF-LB/M/316 kürzer als bei HR/316L. Die Spannungsabhängigkeit von PBF-LB/M/316L ist im Vergleich zu HR/316L geringer und die Duktilität beim Kriechen kleiner. Die minimale Kriechrate wird bei allen geprüften Parameterkombinationen bei deutlich geringeren Kriechdehnungen erreicht. Eine Wärmebehandlung bei 450 °C / 4 h bewirkt keine wesentliche Änderungen der Mikrostruktur und Zugversuchseigenschaften. Eine zusätzliche Wärmebehandlung bei 900 °C / 1 h verursacht eine Abnahme der Dehngrenze des PBF-LB/M/316L. Diese blieb aber immer noch um den Faktor 1,5x höher als bei HR/316L. Die Verformungsmerkmale wurden kaum davon beeinflusst. Bezüglich des Kriechverhaltens hat die Wärmebehandlung bei 900 °C / 1 h längere sekundäre und tertiäre Kriechstadien bewirkt und die Kriechdehnung hat sich signifikant erhöht. Die Bruchbilder unterscheiden sich generell nicht nur aber vor allem mit ansteigender Prüftemperatur, bei der bei PBF-LB/M/316L oft interkristalline Rissbildung beobachtet wurde. Die Zellstruktur trägt als der Hauptfaktor zu den unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften im Vergleich zur HR/316L-Variante bei. Darüber hinaus spielen mutmaßlich die Kornmorphologie, die Stapelfehlerenergie und der Stickstoffgehalt eine Rolle. N2 - Metal additive manufacturing (AM) is a technology that is increasingly the subject of research activities and industrial applications. However, it still faces challenges to achieve widespread use in safety-relevant applications. The main reasons for the delay of this technological breakthrough in favor of AM metals over conventionally manufactured variants are the lack of a deeper understanding of process-structure-property relationships and the limited availability of data on material properties. In this context, this work contributes to both achieving a better understanding of process-structure-property relationships and the improvement of data for 316L, an alloy frequently used as a structural material in various high-temperature components. The work focuses on a material variant produced by laser pow-der bed fusion, PBF-LB/M/316L. A conventionally produced variant, HR/316L, was also investigated. For PBF-LB/M/316L, the effect of selected heat treatments was also evaluated. The investigation included the characterization of the mechanical properties and the related deformation and damage mechanisms at elevated test temperatures in LCF and creep, where data and knowledge are scarce. The PBF-LB/M/316L variant studied has a low degree of porosity. Thus, this work is more focused on the microstructure than most studies available in the literature. The mechanical test campaign included tensile tests between room temperature and 650 °C, LCF tests between room temperature and 600 °C, and creep tests at 600 °C and 650 °C. In the absence of concrete guidelines and standards for testing of AM metals, the characterization mostly took place using existing international test standards and specimen geometries. From each of the test methods, corresponding strength, and deformation characteristic values were determined. In addition, targeted microstructural investigations contributed to understanding the relationship between the microstructure and the mechanical properties in terms of deformation and damage mechanisms. The proof stress of PBF-LB/M/316L is about twice that of HR/316L. This trend remains with increasing test temperature. The elongation after fracture is lower at all test temperatures. Regarding LCF, PBF-LB/M/316L exhibits higher cyclic stresses than HR/316L for most of the fatigue life, especially at room temperature. Exclusively at the smallest strain amplitudes, the fatigue lives of PBF-LB/M/316L are markedly shorter than in HR/316L. The cyclic stress-strain deformation behavior of PBF-LB/M/316L features an initial strain hardening followed by a continuous softening, which occurs until the softening leading to failure takes place. The creep rupture times and the duration of each creep stage are shorter for PBF-LB/M/316 than for HR/316L for all combinations of test parameters. The stress dependence of PBF-LB/M/316L is lower, and the creep ductility is smaller compared to HR/316L. The minimum creep rate is reached at significantly lower creep extensions for all parameter combinations tested. A heat treatment at 450 °C / 4 h did not cause significant changes in the microstructure and tensile behavior. An additional heat treatment at 900 °C / 1 h caused a decrease in the proof stress of PBF-LB/M/316L. However, it still remained higher than the one of HR/316L by a factor of 1.5x. The deformation characteristics were hardly affected. Regarding the creep behavior, this latter heat treatment at 900 °C / 1 h caused longer secondary and tertiary creep stages, and the creep strain increased significantly. The fracture characteristics generally differed, which happened not only but especially with increasing test temperature, where intergranular cracking often took place in PBF-LB/M/316L. The cellular structure is considered the main factor contributing to the different mechanical properties compared to the HR/316L variant. In addition, grain morphology, stacking fault energy, and nitrogen content might play a role. KW - AGIL KW - Additive Fertigung KW - Laser-Pulverbettschmelzen KW - Mikrostrukturentwicklung KW - 316L KW - LCF KW - Kriechen KW - Additive Manufacturing KW - Microstructure KW - Mechanical Properties KW - Mechanische Eigenschaften PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-597143 DO - https://doi.org/10.14279/depositonce-19828 SP - 1 EP - 190 CY - Berlin AN - OPUS4-59714 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ávila Calderón, Luis T1 - Creep Behavior of Stainless Steel 316L Manufactured by Laser Powder Bed Fusion N2 - This contribution presents the results of an experimental study on the creep behavior of an austenitic 316L stainless steel produced by laser powder bed fusion (PBF-LB/M/316L) with an emphasis on understanding the effects of microstructure on the creep mechanisms. Hot tensile tests and constant force creep tests at 600 °C and 650 °C, X-ray computed tomography, as well as optical and electron microscopy were performed. The produced PBF-LB/M/316L exhibits a low void population (< 0.01 %) resulting from the manufacturing parameters used and which allowed us to understand the effects of other microstructural aspects on creep behavior, e.g., grain morphology and dislocation substructure. A hot‑rolled variant of 316L was also tested as a reference. T2 - International Materials Science and Engineering Congress - MSE 2024 CY - Darmstadt, Germany DA - 24.09.2024 KW - AGIL KW - Additive Fertigung KW - Mikrostruktur KW - Mikrostrukturentwicklung KW - Kriechen KW - Kriechschädigung PY - 2024 AN - OPUS4-61169 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Evans, Alexander T1 - Entwicklung der Mikrostruktur der mechanischen Eigenschaften und der Eigenspannungen in L-PBF 316L N2 - Die additive Fertigung (AM) metallischer Werkstoffe mittels Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) ermöglicht einzigartige hierarchische Mikrostrukturen, die zu Verbesserungen bestimmter mechanischer Eigenschaften gegenüber konventionell hergestellten Varianten derselben Legierung führen können. Allerdings ist das L-PBF-Verfahren häufig durch das Vorhandensein hoher Eigenspannungen gekennzeichnet, die es zu verstehen und zu mindern gilt. Daher ist das Verständnis der Mikrostrukturen, der Eigenspannungen und der daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften entscheidend für eine breite Akzeptanz bei sicherheitskritischen Anwendungen. Die BAM hat ein multidisziplinäres Forschungsprogramm gestartet, um diese Aspekte bei LPBF 316L zu untersuchen. Der vorliegende Beitrag stellt einige der wichtigsten Ergebnisse vor: der Einfluss von Prozessparametern auf die Mikrostruktur, der Einfluss von Mikrostruktur und Textur auf die Festigkeit, Kriechverhalten und Schädigung und die Stabilität von Eigenspannungen und Mikrostruktur unter Wärmebehandlungsbedingungen. T2 - DGM 3. Fachtagung Werkstoffe und Additive Fertigung CY - Dresden, Germany DA - 11.05.2022 KW - Mechanische Eigenschaften KW - Additive Fertigung KW - L-PBF 316L KW - Entwicklung KW - Mikrostruktur KW - Eigenspannung PY - 2022 AN - OPUS4-55786 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ávila Calderón, Luis T1 - Kriech- und Bruchverhalten von additiv hergestelltem austenitischem Stahl 316L. Vergleich zum konventionellen Werkstoff. N2 - Eine kritische Aufgabe im Rahmen der Etablierung von Prozess-Struktur-Eigenschafts-Performance-Beziehungen bei der additiven Fertigung (AM) von Metallen ist die Ermittlung von zuverlässigen und gut dokumentierten Kennwerten zum Materialverhalten sowie das Schaffen von Wissen über die Struktur-Eigenschafts-Korrelation. Schließlich ist dies die Grundlage für die Entwicklung gezielterer Prozessoptimierungen und zuverlässigerer Lebensdauer-Vorhersagen. In diesem Zusammenhang zielt dieser Beitrag darauf ab, Daten und Erkenntnisse über das Kriechverhalten des austenitischen Edelstahls 316L zu liefern, der mittels Laser-Powder-Bed-Fusion (L-PBF) hergestellt wird. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden Proben aus konventionellem warmgewalztem sowie AM-Material gemäß den bestehenden Normen für konventionelles Material geprüft und vor und nach dem Versagen mikrostrukturell charakterisiert. Die Probekörper wurden aus einzelnen Blöcken des AM-Materials gefertigt. Die Blöcke wurden mit einer Standard-Scan- und Aufbaustrategie hergestellt und anschließend wärmebehandelt. Das Kriechverhalten wird anhand der Kriechlebensdauer und ausgewählter Kriechkurven und Kennwerte beschrieben und vergleichend bewertet. Der Einfluss von Defekten und Mikrostruktur auf das Materialverhalten wird anhand von zerstörenden und zerstörungsfreien Auswertungen an ausgewählten Proben analysiert. Der AM-Werkstoff zeigt kürzere Kriechlebensdauern, erreicht das sekundäre Kriechstadium deutlich schneller und bei geringerer Dehnung und weist eine geringere Kriechduktilität im Vergleich zu seinem konventionellen Gegenstück auf. Das Kriechschädigungsverhalten des AM-Werkstoffs ist eher mikrostruktur- als defektgesteuert und ist durch die Bildung intergranularer Kriechrisse gekennzeichnet. Als kritische Merkmale werden die Versetzungsdichte sowie die Versprödung der Korngrenzen identifiziert. Die Mikro-Computertomographie (µCT) erweist sich als Alternative zur Metallographie, um die Kriechschädigung zu analysieren. T2 - Sitzung des DGM-Arbeitskreises Mechanisches Werkstoffverhalten bei hoher Temperatur CY - Online meeting DA - 07.10.2020 KW - 316L KW - Kriechen KW - Additive Fertigung KW - Mikrostruktur KW - Mikro-Computertomographie PY - 2020 AN - OPUS4-51824 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bruno, Giovanni T1 - Röntgen-Computertomographie-Verfahren zur quantitativen Charakterisierung periodischer Minimalflächenstrukturen (TMPS) N2 - Additiv gefertigte (AM) dreifach periodische metallische minimale Oberflächenstrukturen (TPMSS, aus dem Englischen Triply Periodic Minimum Surface Structures) erfüllen mehrere Anforderungen sowohl im biomedizinischen als auch im technischen Bereich: Abstimmbare mechanische Eigenschaften, geringe Empfindlichkeit gegenüber Herstellungsfehlern, mechanische Stabilität und hohe Energieabsorption. Allerdings stellen sie auch einige Herausforderungen in Bezug auf die Qualitätskontrolle dar, die ihre erfolgreiche Anwendung verhindern können. Tatsächlich ist die Optimierung des AM-Prozesses ohne die Berücksichtigung struktureller Merkmale wie Fertigungsgenauigkeit, interne Defekte sowie Oberflächentopographie und -rauheit unmöglich. In dieser Studie wurde die quantitative zerstörungsfreie Analyse von Ti-6Al-4V-Legierung TPMSS mit Hilfe der Röntgen-Computertomographie (XCT) durchgeführt. Es werden mehrere neue Bildanalyse-Workflows vorgestellt, um die Auswirkungen der Aufbaurichtung auf die Wanddickenverteilung, die Wanddegradation und die Verringerung der Oberflächenrauheit aufgrund des chemischen Ätzens von TPMSS zu bewerten. Es wird gezeigt, dass die Herstellungsgenauigkeit für die Strukturelemente, die parallel und orthogonal zu den hergestellten Schichten gedruckt werden, unterschiedlich ist. Verschiedene Strategien für das chemische Ätzen zeigten unterschiedliche Pulverabtragsfähigkeiten und damit ein Gradient der Wanddicke. Dies wirkte sich auf die mechanische Leistung unter Druck durch die Verringerung der Streckspannung aus. Eine positive Auswirkung des chemischen Ätzens ist die Verringerung der Oberflächenrauhigkeit, die möglicherweise die Ermüdungseigenschaften der Bauteile verbessern kann. Schließlich wurde XCT eingesetzt, um die Menge des zurückgehaltenen Pulvers mit der Porengröße des TPMSS zu korrelieren, wodurch der Herstellungsprozess weiter verbessert werden kann. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2022 CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Additive Fertigung KW - Computertomographie KW - Wändedicke KW - Machine Learning PY - 2022 AN - OPUS4-55021 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ulbricht, Alexander T1 - Skalenübergreifende Materialcharakterisierung basierend auf Computertomographiedaten N2 - Die BAM präsentiert anhand ausgewählter Beispiele wie mithilfe von Computertomographiedaten dringende technische Fragestellungen zum Verständnis von Schädigungsmechanismen in verschiedensten Materialien und Komponenten, zum Beispiel in additiv gefertigten Metallen oder Batterien, beantwortet werden können. T2 - VisiConsult Röntgen-Technologietag 2024 -- Transformation in der ZfP CY - Stockelsdorf, Germany DA - 10.10.2024 KW - Computertomographie KW - Batterie KW - Additive Fertigung KW - Synchrotron KW - BAMline PY - 2024 AN - OPUS4-61431 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Charmi, Amir T1 - A multiscale numerical framework for the simulation of anistropic material response of additively manufactured stainless steel 316L undergoing large plastic deformation N2 - Additive manufacturing (AM) offers significantly greater freedom of design compared to conventional manufacturing processes since the final parts are built layer by layer. This enables metal AM, also known as metal 3D printing, to be utilized for improving efficiency and functionality, for the production of parts with very complex geometries, and rapid prototyping. However, despite many technological advancements made in recent years, several challenges hinder the mass adoption of metal AM. One of these challenges is mechanical anisotropy which describes the dependency of material properties on the material orientation. Therefore, in this work, stainless steel 316L parts produced by laser-based powder bed fusion are used to isolate and understand the root cause of anisotropy in AM parts. Furthermore, an efficient and accurate multiscale numerical framework is presented for predicting the deformation behavior of actual AM parts on the macroscale undergoing large plastic deformations. Finally, a novel constitutive model for the plastic spin is formulated to capture the influence of the microstructure evolution on the material behavior on the macroscale. KW - Additive Fertigung KW - Austenitischer Stahl KW - Finite-Elemente-Methode KW - Mehrskalenmodell KW - Simulation PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:wim2-20240207-173356-002 DO - https://doi.org/10.25643/dbt.59550 SP - 1 EP - 163 PB - Bauhaus-Universität Weimar CY - Weimar AN - OPUS4-59511 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Evans, Alexander T1 - Eigenspannungsrelaxation in additiv gefertigem austenitischem Stahl 316L: Einsatz moderner Beugungsmethoden N2 - In Hinblick auf den austenitischen Stahl AISI 316L erzeugt das pulverbettbasierte selektive Laserstrahlschmelzen, als ein additives Fertigungsverfahren, kristallographisch texturierte und Multiskalige Mikrostruktur. Einerseits können diese Mikrostrukturen zu einer Verbesserung der statischen mechanischen Eigenschaften führen (z. B. zu einer höheren Streckgrenze). Andererseits stehen diesen Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften hohe Eigenspannungen gegenüber, die sich nachteilig auf das Ermüdungsverhalten auswirken können. Zur Reduzierung der Eigenspannungen und der daraus resultierenden negativen Auswirkungen auf die Ermüdungseigenschaften, werden Bauteile nach der Herstellung typischerweise wärmebehandelt. In dieser Studie wurde eine niedrige Wärmebehandlungstemperatur von 450°C höher temperierten Behandlungen bei 800 °C und 900 °C gegenübergestellt. Diese Wärmebehandlungstemperaturen bilden die oberen und die untere Grenze ein Spannungsarmglühendes Materials, ohne die prozessinduzierte Mikrostruktur signifikant zu verändern. Zusätzlich bieten diese Temperaturen den Vorteil, dass sie eine übermäßige intergranulare Ausscheidung von Karbiden und TCP-Phasen vermeiden, die zu einer Sensibilisierung des Werkstoffes gegen korrosive Umgebungen führen würden. Die Auswirkungen der Wärmebehandlung auf das Gefüge wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie (BSE und EBSD) untersucht. Die Relaxation der Eigenspannungen wurde vor und nach den jeweiligen Wärmebehandlungen bei 800°C und 900°C mittels Neutronenbeugung charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Proben nach der Wärmebehandlung bei 900 °C nahezu spannungsfrei sind, was mit der Auflösung der zellularen Substruktur korreliert. T2 - AWT-Konferenz Additive Fertigung CY - Bremen, Germany DA - 29.06.2022 KW - Neutronbeugungsverfahren KW - Additive Fertigung KW - L-PBF 316L KW - Eigenspannung PY - 2022 AN - OPUS4-55788 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ávila Calderón, Luis T1 - Cyclic Deformation Behavior of Laser Powder Bed Fused Stainless Steel 316L Role of the Manufacturing Induced Cell Structure N2 - The cyclic deformation behavior of an austenitic 316L stainless steel produced by laser powder bed fusion in two heat treated conditions and featuring a low defect population is presented. Strain controlled push/pull tests were performed between room temperature and 600 °C. The PBF‑LB/M/316L exhibits an initial cyclic hardening, followed by a cyclic softening. The grade of softening decreases (i) with increasing test temperature and (ii) after a partial dissolution of its dislocation substructure through heat treatment. The deformation behavior and its dependency on test temperature and heat-treated/microstructural condition are attributed to the slip character and related changes. With either a partially dissolved dislocation substructure or increasing test temperature the material exhibits typical wavy slip characteristics. In the opposite case, the deformation mechanism seems to be rather planar dislocation slip as the formation of slip planes spanning through entire grains was observed, seemingly acting as pathways of easy dislocation movement. T2 - TMS 2025 CY - Las Vegas, Nevada, US DA - 23.03.2025 KW - AGIL KW - Additive Fertigung KW - Low-Cycle-Fatigue KW - Mikrostruktur KW - 316L PY - 2025 AN - OPUS4-64855 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ávila Calderón, Luis T1 - Low-cycle-fatigue behavior of stainless steel 316L manufactured by laser powder bed fusion N2 - This contribution presents the results of an experimental study on the LCF behavior of an austenitic 316L stainless steel produced by laser powder bed fusion featuring a low defect population, which allows for an improved understanding of the role of other typical aspects of a PBF‑LB microstructure. The LCF tests were performed between room temperature and 600 °C. A hot‑rolled 316L variant was tested as a reference. The mechanical response is characterized by strain-life curves, a Coffin‑Manson‑Basquin fitting, and cyclic deformation curves. The damage and deformation mechanisms are studied with X-ray computed tomography, optical and electron microscopy. The PBF‑LB/M/316L exhibits lower fatigue lives at lower strain amplitudes. The crack propagation is mainly transgranular. The solidification cellular structure seems to be the most relevant underlying microstructural feature determining the cyclic deformation behavior. T2 - TMS 2024 Annual Meeting & Exhibition CY - Orlando, Florida, US DA - 03.03.2024 KW - AGIL KW - Additive Fertigung KW - Mikrostruktur KW - LCF KW - 316L PY - 2024 AN - OPUS4-59782 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Avila Calderon, Luis Alexander T1 - On the role of the manufacturing-induced cell structure in laser-powder-bed-fused stainless steel 316L during cyclic plastic deformation N2 - The room temperature cyclic plastic deformation behavior of stainless steel 316L produced by laser powder bed fusion and heat treated to two microstructural conditions was investigated in strain-controlled incremental-step-test low-cycle fatigue experiments. The heat treatments were performed at 450 °C for 4 h and at 900 °C for 1 h. The lower temperature heat treatment retains the cell structure present in the as-built material. The higher temperature heat treatment leads to disappearance of the cell structure and a decreased proof strength. Both investigated heat treatment conditions exhibited cyclic softening. In the condition heat treated at 900 °C for 1 h, the ability of the cell structure to act as barrier against plastic deformation when cyclically strained is degraded, which is reflected in the reduction of the cyclic yield strength. In that same condition, the cyclic softening was less pronounced. The presence or absence of the manufacturing-induced cell structure seems to determine the slip mode. When present, the microstructural evidence points to a planar slip behavior. After heat treatment at 900 °C for 1 h, which led to its dissolution, microstructural investigations revealed a wavy slip behavior, which has been also reported for the conventionally manufactured 316L counterpart [1]. In this case, the formation of low-energy dislocation structures acts as softening agent. T2 - Additive Manufacturing 2026 CY - Kassel, Germany DA - 25.03.2026 KW - AGIL KW - Additive Fertigung KW - Low-Cycle-Fatigue KW - 316L KW - Mikrostruktur PY - 2026 AN - OPUS4-65746 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -