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 - Krankenhagen, Rainer A1 - Chaudhuri, Somsubhro A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, Rene A1 - de Finis, Rosa A1 - Palumbo, Davide A1 - Galietti, Umberto T1 - Thermographic investigation of the anisotropic behaviour of additively manufactured AISI316 steel using DED-Arc N2 - Additive manufacturing is one of the most promising techniques for industrial production and maintenance, but the specifics of the layered structure must be considered. The Direct Energy Deposition-Arc process enables relatively high deposition rates, which is favourable for larger components. For this study, specimens with different orientations were prepared from one AISI316 steel block – parallel and orthogonal to the deposition plane. Quasistatic tensile loading tests were carried out, monitored by an infrared camera. The obtained surface temperature maps revealed structural differences between both orientations. The consideration of surface temperature transients yields more details about the behaviour of the material under tensile loading than the conventional stress-strain-curve. These preliminary investigations were supplemented by thermographic fatigue trials. Although the anisotropy was also observed during fatigue loading the fatigue behaviour in general was the same, at least for both inspected specimens. The presented results demonstrate the abilities and the potential of thermographic techniques for tensile tests. T2 - 17th Quantitative Infrared Thermography Conference CY - Bologna, Italy DA - 07.07.2025 KW - Thermoelastic effect KW - Wire-arc-additive manufacturing KW - thermal stress analysis KW - fatigue testing PY - 2026 DO - https://doi.org/10.21611/qirt-2024-029 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-65372 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Thermographic Investigation of the Anisotropic Behaviour of Additively Manufactured AISI 316 Steel using DED-arc N2 - Additive manufacturing is one of the most promising techniques for industrial production and maintenance, but the specifics of the layered structure must be considered. The Direct Energy Deposition-Arc process enables relatively high deposition rates, which is favourable for larger components. For this study, specimens with different orientations were prepared from one AISI316 steel block – parallel and orthogonal to the deposition plane. Quasistatic tensile loading tests were carried out, monitored by an infrared camera. The obtained surface temperature maps revealed structural differences between both orientations. The consideration of surface temperature transients yields more details about the behaviour of the material under tensile loading than the conventional stress-strain-curve. These preliminary investigations were supplemented by thermographic fatigue trials. Although the anisotropy was also observed during fatigue loading the fatigue behaviour in general was the same, at least for both inspected specimens. The presented results demonstrate the abilities and the potential of thermographic techniques for tensile tests. T2 - 17th Quantitative Infrared Thermography Conference CY - Zagreb, Croatia DA - 01.07.2024 KW - Thermoelastic effect KW - Thermoplastic effect KW - Thermal stress analysis PY - 2024 AN - OPUS4-60574 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Chaudhuri, Somsubhro A1 - Pittner, Andreas A1 - Winterkorn, Rene A1 - de Finis, Rosa A1 - Palumbo, Davide A1 - Galietti, Umbero T1 - Thermographic investigation of the anisotropic behaviour of additively manufactured AISI316 steel using DED-Arc N2 - Additive manufacturing is one of the most promising techniques for industrial production and maintenance, but the specifics of the layered structure must be considered. The Direct Energy Deposition-Arc process enables relatively high deposition rates, which is favourable for larger components. For this study, specimens with different orientations were prepared from one AISI316 steel block – parallel and orthogonal to the deposition plane. Quasistatic tensile loading tests were carried out, monitored by an infrared camera. The obtained surface temperature maps revealed structural differences between both orientations. The consideration of surface temperature transients yields more details about the behaviour of the material under tensile loading than the conventional stress-strain-curve. These preliminary investigations were supplemented by thermographic fatigue trials. Although the anisotropy was also observed during fatigue loading the fatigue behaviour in general was the same, at least for both inspected specimens. The presented results demonstrate the abilities and the potential of thermographic techniques for tensile tests. T2 - 17th Quantitative Infrared Thermography Conference CY - Zagreb, Croatia DA - 01.07.2024 KW - WAAM PY - 2024 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-62548 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Breese, Philipp Peter T1 - Thermographic Methods for In-situ Monitoring of Metal-based Additive Manufacturing Processes N2 - Additive manufacturing (AM) with metals creates new, exciting opportunities for industrial applications. Especially industries with high relevance for the future like transport and energy benefit from optimized designs and novel materials. However, a reliable in-situ quality assurance for metal AM is still missing while process optimization is slow. This directly hinders the huge potential of metal AM technologies. A promising method to counteract this issue is the investigation of the emitted thermal radiation. It is optimal for monitoring and understanding the thermal history of the high-temperature AM process. The thermal history holds virtually all information about the properties and the quality of the manufactured components. The thermal information is also highly valuable for tuning and validating numerical simulations to gather further insights into the process. Despite this importance, the usage of thermal radiation in commercial AM machines is only marginal (like simple pyrometry or long-time exposure for optical tomography (OT) at a single wavelength). Based on this deficit and potential, this work gives an overview of the research in division “8.3 Thermographic Methods” at the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin, Germany. Different wavelengths of the thermal radiation are investigated: the visible range (VIS), the short-wave infrared (SWIR), and the mid-wave infrared (MWIR) with their respective optimal field of application. Focus lies on laser powder bed fusion of metals (PBF-LB/M), but directed energy deposition with laser beam (DED-LB/M) is investigated as well. The presented research is performed not only on commercial AM machines, but also on an in-house developed PBF-LB/M research system specifically designed for sensor testing. This ensures an exciting mélange of applied research for industrial applications, and fundamental research for process understanding and validation. Therefore, a crucial contribution to industrial and scientific insights of metal AM is given. T2 - Sim-AM 2025 CY - Pavia, Italy DA - 09.09.2025 KW - Laser powder bed fusion KW - Direct energy deposition KW - Quality assurance KW - Infrared thermography PY - 2025 AN - OPUS4-65391 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon A1 - Scheuschner, Nils A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Mohr, Gunther A1 - Hilgenberg, Kai T1 - Thermography in laser powder bed fusion of metals: time over threshold as feasible feature in thermographic data N2 - Thermography is one on the most promising techniques for in-situ monitoring of metal additive manufacturing processes. Especially in laser powder bed fusion processes, the high process dynamics and the strong focus of the laser beam cause a very complex thermal history within the produced specimens, such as multiple heating cycles within single layer expositions. This complicates data interpretation, e.g., in terms of cooling rates. A quantity that is easily calculated is the time a specific area of the specimen is at a temperature above a chosen threshold value (TOT). Here, we discuss variations occurring in time-over-threshold-maps during manufacturing of an almost defect free cuboid specimen. T2 - 15th Quantitative InfraRed Thermography conference CY - Online meeting DA - 21.09.2020 KW - Additive Manufacturing KW - Process monitoring KW - Thermography KW - L-PBF KW - Time over threshold PY - 2020 DO - https://doi.org/10.21611/qirt.2020.005 SP - 1 EP - 5 PB - QIRT Council CY - Quebec, Canada AN - OPUS4-52014 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon T1 - Thermography in laser powder bed fusion of metals: time over threshold as feasible feature in thermographic data N2 - Thermography is one on the most promising techniques for in-situ monitoring for metal additive manufacturing processes. The high process dynamics and the strong focus of the laser beam cause a very complex thermal history within the produced specimens, such as multiple heating cycles within single layer expositions. This complicates data interpretation, e.g., in terms of cooling rates. A quantity that is easily calculated is the time a specific area of the specimen is at a temperature above a chosen threshold value (TOT). Here, we discuss variations occurring in time-over-threshold-maps during manufacturing of a defect free cuboid specimen. T2 - 15th Quantitative InfraRed Thermography conference CY - Online meeting DA - 21.09.2020 KW - Additive Manufacturing KW - Process monitoring KW - Thermography KW - L-PBF KW - Time over threshold PY - 2020 AN - OPUS4-51630 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zocca, Andrea A1 - Günster, Jens T1 - Towards a debinding-free additive manufacturing of ceramics: A development perspective of water-based LSD and LIS technologies N2 - Ceramic additive manufacturing (AM) requires a complex process chain with various post-processing steps that require expensive machines and special expertise. The key to further market penetration is AM that makes it possible to integrate into an already established ceramic process chain. Most successful AM technologies for ceramics are, however, based on processes that initially have been developed for polymeric materials. For ceramics AM, polymers or precursors are loaded with ceramic particles. This strategy facilitates the entry into AM, however the introduction of organic additives into the ceramic process chain represents a considerable technological challenge to ultimately obtain a ceramic component after additive shaping. In the present communication, two technologies based on ceramic suspensions will be introduced, the “layerwise slurry deposition” (LSD) and “laser induced slip casting” (LIS) technology. Both technologies take advantage of the high packing densities reached by conventional slip casting and moreover enable the processing of fines, even nanoparticles. KW - Additive Manufacturing KW - Ceramic KW - Water-based KW - Debinding KW - Slurry PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-605531 DO - https://doi.org/10.1016/j.oceram.2024.100632 SN - 2666-5395 VL - 19 SP - 1 EP - 13 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-60553 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Siefke, Lennart A1 - Linden, Anna T1 - Towards a robust automated surface inspection method for CT-scanned cannulas N2 - For certain cardiovascular diseases, cannulas are implanted into the blood circuit. To match the patients individual anatomy of the heart, there is research for cannulas to be custom-designed and manufactured aided by 3D printing. However, cannulas have to hold very high standards with regard to the smoothness of their surfaces, as rough patches can lead to formation of blood clots. Therefore, this work uses computer vision to detect such patches as part of quality assurance. First, the produced cannula is scanned using a precise CT scanner and transformed into a 3D mesh object. Rough patches in an otherwise smooth but curved surface are detected by using cosine similarity between neighboring faces and a statistical evaluation. In the end, this method is able to raise a warning when curved surfaces are not smooth enough and visualizes the problematic patches. However, there is just limited access to test data currently and the scanner used needs to be upgraded. T2 - 3D in Science & Applications (3D-iSA) 2024 CY - Berlin, Germany DA - 26.11.2024 KW - Algorithm KW - Additive manufacturing KW - Surface evaluation PY - 2025 UR - https://www.gfai.de SN - 978-3-942709-34-7 SP - 66 EP - 70 AN - OPUS4-63057 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tamsen, Erik T1 - Towards an automatic optimization framework for performance oriented precast concrete design N2 - Concrete has a long history in the construction industry and is currently one of the most widely used building materials. Especially precast concrete elements are frequently utilized in construction projects for standardized applications, increasing the quality of the composite material, as well as reducing the required building time. Despite the accumulated knowledge, continuous research and development in this field is essential due to the complexity of the composite combined with the ever-growing number of applications and requirements. Especially in view of global climate change, design aspects as CO2 emissions and resource efficiency require new mix designs and optimization strategies. A result of the material’s high complexity and heterogeneity on multiple scales is that utilizing the full potential with changing demands is highly challenging, even for the established industry. We propose a framework based on an ontology, which automatically combines experimental data with numerical simulations. This not only simplifies experimental knowledge transfer, but allows the model calibration and the resulting simulation predictions to be reproducible and interpretable. This research shows a way towards a more performance oriented material design. Within this talk we present our workflow for an automated simulation of a precast element, demonstrating the interaction of the ontology and the finite element simulation. We show the automatic calibration of our early-age concrete model [1, 2], to improve the prediction of the optimal time for the removal of the form work. T2 - The 8th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS) 2022 CY - Oslo, Norway DA - 05.06.2022 KW - Performance oriented concrete design KW - Early-age concrete KW - Precast concrete KW - Ontology KW - Optimization workflow PY - 2022 AN - OPUS4-55302 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fabry, Çağtay T1 - Towards arc welding reference data: Open Science laboratories at BAM N2 - As industries move for ever faster development and adoption cycles of emerging new technologies in the field of welding, the meticulous and longer-winded approach of the scientific research process can feel harder to integrate. To help bridge this gap and increase the speed, quality, and adoption rate of publicly funded research, the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) continues to work towards enabling scientists with direct access to necessary software tools and - in the future – highest quality welding research reference data to further foster collaborations. On the experimental side, the arc welding group at BAM division 9.3 “welding technologies” is continuing to expand and upgrade its capacities of robotic welding systems with integrated state of the art sensor technologies and software solutions. This allows all experiments to be recorded and measured in micro-millimeter accuracy and at sub-millisecond precision, including welding process data, complete spatial geometry and temperature measurements, process video recordings and more. The custom software-based solutions and interfaces allow scaling of the welding systems from large thick plate offshore applications to small additive repair weldments in wind turbine blades to multi-hour continuous weldments in additive manufacturing applications. In addition to the data gathered during the welding process itself, the relevant testing results and materials properties produced at BAM or externally can be integrated seamlessly. This allows detailed traceability of all results back to the actual welding process. Regardless of the scope and application, complete datasets can be made accessible for research or industry partners in the highest resolution based on the open source WelDX (welding data exchange) file format. Figure 1. Welding experiment representation including dynamic process data, cross-section imaging and hardness measurements from a single weldx file. The talk will give an overview of the experimental facilities and workflows as well as current software developments with a focus on research data quality assurance, traceability, and accessibility. Based on the integration into latest research trends and activities of the “welding technologies” division, the path to publishing reference datasets for arc welding process for various applications and materials is outlined and discussed. T2 - 4th Symposium on Materials and Additive Manufacturing - Additive 2024 CY - Berlin, Germany DA - 12.06.2024 KW - Additive Manufacturing KW - Arc welding KW - DED-arc KW - Research data KW - Reference data PY - 2024 AN - OPUS4-60249 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mohr, Gunther T1 - Towards component safety in laser powder bed fusion of metals N2 - The thermal history during additive manufacturing of complex components differs significantly from the thermal history of geometrically primitive test specimens. This can result in differences in properties that can lead to different material behavior. In this talk, the concept of representative test specimens is introduced, which enables the transfer of thermal histories from complex geometries to simple geometries, which can lead to better comparability of material properties. T2 - Additive Alliance CY - Hamburg, Germany DA - 05.03.2024 KW - Additive manufacturing KW - Heat accumulation KW - Laboratory specimens KW - In situ monitoring KW - Representative specimens KW - Thermal history PY - 2024 AN - OPUS4-60263 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon T1 - Towards hyperspectral in-situ temperature measurement in metal additive manufacturing N2 - The industrial use of additive manufacturing for the production of metallic parts with high geometrical complexity and lot sizes close to one is rapidly increasing as a result of mass individualisation and applied safety relevant constructions. However, due to the high complexity of the production process, it is not yet fully understood and controlled, especially for changing (lot size one) part geometries. Due to the thermal nature of the Laser-powder bed fusion (L-PBF) process – where parts are built up layer-wise by melting metal powder via laser - the properties of the produced part are strongly governed by its thermal history. Thus, a promising route for process monitoring is the use of thermography. However, the reconstruction of temperature information from thermographic data relies on the knowledge of the surface emissivity at each position on the part. Since the emissivity is strongly changing during the process due to phase changes, great temperature gradients, possible oxidation, and other potential influencing factors, the extraction of real temperature data from thermographic images is challenging. While the temperature development in and around the melt pool, where melting and solidification occur is most important for the development of the part properties. Also, the emissivity changes are most severe in this area, rendering the temperature deduction most challenging. A possible route to overcome the entanglement of temperature and emissivity in the thermal radiation is the use of hyperspectral imaging in combination with temperature emissivity separation (TES) algorithms. As a first step towards the combined temperature and emissivity determination in the L-PBF process, here, we use a hyperspectral line camera system operating in the short-wave infrared region (0.9 µm to 1.7 µm) to measure the spectral radiance emitted. In this setup, the melt pool of the L-PBF process migrates through the camera’s 1D field of view, so that the radiation intensities are recorded simultaneously for multiple different wavelength ranges in a spatially resolved manner. At sufficiently high acquisition frame rate, an effective melt pool image can be reconstructed. Using the grey body approximation (emissivity is independent of the wavelength), a first, simple TES is performed, and the resulting emissivity and temperature values are compared to literature values. Subsequent work will include reference measurements of the spectral emissivity in different states allowing its analytical parametrisation as well as the adaption and optimisation of the TES algorithms. An illustration of the proposed method is shown in Fig.1. The investigated method will allow to gain a deeper understanding of the L-PBF process, e.g., by quantitative validation of simulation results. Additionally, the results will provide a data basis for the development of less complex and cheaper sensor technologies for L-PBF in-process monitoring (or for related process), e.g., by using machine learning. T2 - 21st International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena CY - Bled, Slovenia DA - 19.06.2022 KW - Thermography KW - Additive manufacturing KW - L-PBF KW - Hyperspectral PY - 2022 AN - OPUS4-55152 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon A1 - Scheuschner, Nils A1 - Straße, Anne A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Maierhofer, Christiane T1 - Towards the determination of real process temperatures in the LMD process by multispectral thermography N2 - Due to the rapid thermal cycles involved in additive manufacturing of metals, high internal stresses and peculiar microstructures occur, which influence the parts mechanical properties. To systematically examine their formation, in-process measurements of the temperature are needed. Since the part emissivity is strongly inhomogeneous and rapidly changing in the process, the applicability of thermography for the determination of thermodynamic temperatures is limited. Measuring the thermal radiation in different wavelengths simultaneously, temperature and emissivity can be separated. Here, we present results of a preliminary study using multispectral thermography to obtain real temperatures and emissivities in directed energy deposition (DED) processes. T2 - Thermosense: Thermal Infrared Applications XLIII CY - Online meeting DA - 12.04.2021 KW - Additive Manufacturing KW - Process monitoring KW - Multispectral thermography KW - Laser metal deposition KW - TES KW - LMD KW - Temperature emissivity separation PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1117/12.2587881 VL - 2021 SP - 77 EP - 83 PB - SPIE AN - OPUS4-52516 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon T1 - Towards the determination of real process temperatures in the LMD process my multispectral thermography N2 - Due to the rapid thermal cycles involved in additive manufacturing of metals, high internal stresses and peculiar microstructures occur, which influence the parts mechanical properties. To systematically examine their formation, in-process measurements of the temperature are needed. Since the part emissivity is strongly inhomogeneous and rapidly changing in the process, the applicability of thermography for the determination of thermodynamic temperatures is limited. Measuring the thermal radiation in different wavelengths simultaneously, temperature and emissivity can be separated. Here, we present results of a preliminary study using multispectral thermography to obtain real temperatures and emissivities in directed energy deposition (DED) processes. T2 - Thermosense: Thermal Infrared Applications XLIII CY - Online meeting DA - 12.04.2021 KW - Additive Manufacturing KW - Process monitoring KW - Multispectral thermography KW - Laser metal deposition KW - TES KW - LMD KW - Temperature emissivity separation PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1117/12.2587881 AN - OPUS4-52515 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sprengel, Maximilian T1 - Towards the optimization of post laser powder bed fusion stress relieve treatments of stainless steel 316L N2 - The formation of high magnitude residual stresses is inherent in laser powder bed fused processed austenitic steel 316L. Post-process heat treatments to relieve these stresses are necessary. In this study, heat treatment temperatures of 450°C, 800°C and 900°C were applied in order to avoid excessive sensitization. This temperature range thereby encompassed the upper and lower bounds for stress relieving treatment of this material. The residual stresses were determined by neutron diffraction and the evolution of the microstructure was monitored using scanning electron microscopy and electron backscattered diffraction. The results show that a full relaxation of the residual stresses is achieved when applying 900°C for 1 hour, which seems to be closely related to the dissolution of the subgrain solidification cellular structure. T2 - 2nd Workshop on In-situ Monitoring and Microstructure Development in Additive Manufacturing CY - Online meeting DA - 19.04.2021 KW - Residual Stress KW - Additive Manufacturing KW - Steel PY - 2021 AN - OPUS4-52709 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Madia, Mauro T1 - Towards the Use of Representative Specimens for the Qualification of Additively Manufactured Parts N2 - The understanding of the process-structure-property-performance relationship is the key challenge for the qualification of safety-relevant parts made of additively manufactured metallic materials. The complexity of the manufacturing process and the number of influencing parameters affect the properties of test coupons and parts even fabricated in the same batch. This poses the problem of using reliable witness specimens for part qualification. This work presents a new approach which aims at the fabrication of test coupons tailored to the specific microstructure and fatigue properties of a component. The first step consisted in the evaluation of the temperature field by means of process monitoring during the production of parts. The results were used to tailor finite element models which were then used to design witness specimens representative of the thermal history in the component. Finally, the fatigue properties of designed specimens were compared to coupons machined out of the component. T2 - TMS2024 – 153rd Annual Meeting & Exhibition CY - Orlando, FL, USA DA - 03.03.2024 KW - Additive Manufacturing KW - Process simulation KW - Thermal history KW - Structural integrity KW - Damage tolerance PY - 2024 AN - OPUS4-65072 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Marko, A. A1 - Bähring, S. A1 - Raute, J. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Transferability of ANN-generated parameter sets from welding tracks to 3D-geometries in Directed Energy Deposition N2 - Directed energy deposition (DED) has been in industrial use as a coating process for many years. Modern applications include the repair of existing components and additive manufacturing. The main advantages of DED are high deposition rates and low energy input. However, the process is influenced by a variety of parameters affecting the component quality. Artificial neural networks (ANNs) offer the possibility of mapping complex processes such as DED. They can serve as a tool for predicting optimal process parameters and quality characteristics. Previous research only refers to weld beads: a transferability to additively manufactured three-dimensional components has not been investigated. In the context of this work, an ANN is generated based on 86 weld beads. Quality categories (poor, medium, and good) are chosen as target variables to combine several quality features. The applicability of this categorization compared to conventional characteristics is discussed in detail. The ANN predicts the quality category of weld beads with an average accuracy of 81.5%. Two randomly generated parameter sets predicted as “good” by the network are then used to build tracks, coatings,walls, and cubes. It is shown that ANN trained with weld beads are suitable for complex parameter predictions in a limited way. KW - Welding parameter KW - Quality assurance KW - DED KW - Artificial neural network KW - Additive manufacturing PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1515/mt-2022-0054 SN - 0025-5300 VL - 64 IS - 11 SP - 1586 EP - 1596 PB - De Gruyter AN - OPUS4-56278 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sänger, Johanna A1 - Riechers, Birte A1 - Pauw, Brian Richard A1 - Günster, Jens T1 - Transparent feedstocks for photon-based additve manufacturing technologies for powder processing of ceramics N2 - Photon-based additive manufacturing technologies such as SLA, DLP, LCM, moreover volumetric two-photon-polymerization, Xolography and holographic technologies promise the highest accuracy and dimensional freedom. But to transfer the light through the feedstock it needs sufficient transparency at the used light wavelength. Ceramic particles used for powder processing routes act as scattering sites and therefore hinder the light transmission, unless… The particle size and particle size distribution are chosen small and narrow enough. Particles which are smaller than roughly 1/10th of the light wavelength, mostly nanoparticles around 5nm size, decrease scattering vastly. This turns resins even with homogeneously distributed ceramic weight fraction of up to 80% transparent again. Feedstocks could be prepared for the highly accurate two-photon-polymerization gaining the smallest yttria stabilized zirconia structures with a resolution of 500nm and unique mechanical properties. The same feedstocks could be applied to DLP and LCM as layer-by-layer AM-technologies for bigger parts. Hybridizing both technologies lead to ceramic parts with microscopic accuracy at macroscopic dimensions. The feedstock was even applied to the volumetric Xolography with the highest transparency requirement so far and to versatile and flexible holographic AM. Highly filled nano-particle containing transparent ceramic feedstocks open the way for technical ceramics in high precision manufacturing where the performance and durability and accessibility are increased and created by the unique ceramic properties such as mechanical strength, chemical and thermal resistance and biocompatibility T2 - 14th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Systems CY - Budapest, Hungary DA - 18.08.2024 KW - Transparent KW - Ceramic KW - Additive manufacturing PY - 2024 AN - OPUS4-60891 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller-Elmau, Johanna T1 - Transparent feedstocks for photon-based addiTve manufacturing technologies for powder processing of ceramics N2 - Photon-based additive manufacturing technologies such as SLA, DLP, LCM, moreover volumetric two-photon-polymerization, Xolography and holographic technologies promise the highest accuracy and dimensional freedom. But to transfer the light through the feedstock it needs sufficient transparency at the used light wavelength. Ceramic particles used for powder processing routes act as scattering sites and therefore hinder the light transmission, unless… The particle size and particle size distribution are chosen small and narrow enough. Particles which are smaller than roughly 1/10th of the light wavelength, mostly nanoparticles around 5nm size, decrease scattering vastly. This turns resins even with homogeneously distributed ceramic weight fraction of up to 80% transparent again. Feedstocks could be prepared for the highly accurate two-photon-polymerization gaining the smallest yttria stabilized zirconia structures with a resolution of 500nm and unique mechanical properties. The same feedstocks could be applied to DLP and LCM as layer-by-layer AM-technologies for bigger parts. Hybridizing both technologies lead to ceramic parts with microscopic accuracy at macroscopic dimensions. The feedstock was even applied to the volumetric Xolography with the highest transparency requirement so far and to versatile and flexible holographic AM. Highly filled nano-particle containing transparent ceramic feedstocks open the way for technical ceramics in high precision manufacturing where the performance and durability and accessibility are increased and created by the unique ceramic properties such as mechanical strength, chemical and thermal resistance and biocompatibility T2 - 2025 International Conference on Additive Manufacturing Technology Frontiers and Applications CY - Xi'an, China DA - 11.04.2025 KW - Tranparent KW - Ceramic KW - Additive manufacturing PY - 2025 AN - OPUS4-65069 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Khrapov, D. A1 - Paveleva, A. A1 - Kozadayeva, M. A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Mishurova, Tatiana A1 - Bruno, Giovanni A1 - Surmenev, R. A1 - Koptyug, A. A1 - Surmeneva, M. T1 - Trapped powder removal from sheet-based porous structures based on triply periodic minimal surfaces fabricated by electron beam powder bed fusion N2 - Electron Beam Powder Bed Fusion-manufactured (E-PBF) porous components with narrow pores or channels and rough walls or struts can be filled with trapped powder after the manufacturing process. Adequate powder removal procedures are required, especially for high-density porous structures. In the present research, sheetbased porous structures with different thicknesses based on triply periodic minimal surfaces fabricated by EPBF were subjected to different post-processing methods, including a traditional powder recovery system for EPBF, chemical etching and ultrasound vibration-assisted powder removal. Wall thickness, internal defects, microstructure and morphology features, powder distribution inside the specimens, mechanical properties and deformation modes were investigated. A powder recovery system could not remove all residual powder from dense structures. In turn, chemical etching was effective for surface morphology changes and subsurface layers elimination but not for powder removal, as it affected the wall thickness, considerably influencing the mechanical properties of the whole structure. The ultrasound vibration method was quite effective for the removal of residual powder from sheet-based TMPS structures and without a severe degradation of mechanical properties. 10.1016/j.msea.2022.144479 Ultrasound vibration also caused grain refinement. KW - Additive manufacturing KW - Residual powder removal KW - Ti6Al4V alloy KW - Electron beam powder bed fusion KW - TPMS structures PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.144479 VL - 862 SP - 1 EP - 16 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-56564 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Becker, Tina T1 - Two approaches for multi measurand in-situ monitoring of the L-PBF process – bicolor- and RGB-optical tomography N2 - Since metal additive manufacturing (AM) becomes more and more established in industry, also the cost pressure for AM components increases. One big cost factor is the quality control of the manufactured components. Reliable in-process monitoring systems are a promising route to lower scrap rates and enhance trust in the component and process quality. The focus of this contribution is the presentation and comparison of two optical tomography based multi measurand in-situ monitoring approaches for the L-PBF process: the bicolor- and the RGB-optical tomography. The classical optical tomography (OT) is one of the most common commercial in-situ monitoring techniques in industrial L-PBF machines. In the OT spatial resolved layer-images of the L-PBF process are taken from an off-axis position in one near infrared wavelength window. In addition to the explanatory powers classical OT, both here presented approaches enable the determination of the maximum surface temperature. In contrast to thermography that may also yield maximum temperature information, the needed equipment is significantly cheaper and offers a higher spatial resolution. Both approaches are implemented at a new in-house developed L-PBF system (Sensor-based additive manufacturing machine - SAMMIE). SAMMIE is specifically designed for the development and characterization of in-situ monitoring systems and is introduced as well. T2 - ICAM2022 CY - Orlando, FL, USA DA - 31.10.2022 KW - Additive Manufacturing KW - L-PBF KW - In-process monitoring KW - Optical tomography PY - 2022 AN - OPUS4-56594 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günster, Jens A1 - Sänger, Johanna A1 - Pauw, Brian Richard T1 - Two-Photon-Polymerization for Ceramics Powder Processing N2 - Manipulating ceramic powder compacts and ceramic suspensions (slurries) within their volume with light requires a minimum transparency of the materials. Compared to polymers and metals, ceramic materials are unique as they offer a wide electronic band gap and thus a wide optical window of transparency. The optical window typically ranges from below 0.3 µm up to 5µm wavelength. Hence, to penetrate with laser light into the volume of a ceramic powder compound its light scattering properties need to be investigated and tailored. In the present study we introduce the physical background and material development strategies to apply two-photon-polymerization (2PP) for the additive manufacture of filigree structures within the volume of ceramic slurries. T2 - DKG Jahrestagung 2023 CY - Jena, Germany DA - 27.03.2023 KW - Additive Manufacturing KW - Transparent ceramics PY - 2023 AN - OPUS4-59880 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günster, Jens A1 - Sänger, Johanna A1 - Pauw, Brian Richard T1 - Two-Photon-Polymerization for Ceramics Powder Processing N2 - Manipulating ceramic powder compacts and ceramic suspensions (slurries) within their volume with light requires a minimum transparency of the materials. Compared to polymers and metals, ceramic materials are unique as they offer a wide electronic band gap and thus a wide optical window of transparency. The optical window typically ranges from below 0.3 µm up to 5µm wavelength. Hence, to penetrate with laser light into the volume of a ceramic powder compound its light scattering properties need to be investigated and tailored. In the present study we introduce the physical background and material development strategies to apply two-photon-polymerization (2PP) for the additive manufacture of filigree structures within the volume of ceramic slurries. T2 - ECerSXVIII Conference Exhebition of the European Ceramic Society CY - Lyon, France DA - 02.07.2023 KW - Additive Manufacturing KW - Transparent ceramics PY - 2023 AN - OPUS4-59883 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tang, Chi-Long T1 - UFP-Emission beim 3D-Druck N2 - Desktop-3D-Drucker haben in der letzten Dekade große Popularität in Bildungseinrichtungen, kleinen Unternehmen und Privathaushalten erlangt. Weit verbreitet ist mittlerweile die „Fused Filament Fabrication (FFF)“ Technologie. Hier wird ein thermoplastisches Filament geschmolzen, durch eine Metalldüse extrudiert und anschließend schichtweise so auf ein Druckbett aufgetragen, dass ein 3D-Objekt entsteht. Das Filamentmaterial wird dabei thermisch stark belastet, was zur Emission von Aerosolen sowie flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) führt. Dabei werden hauptsächlich ultrafeine Partikel (UFP, dP < 100 nm) freigesetzt werden, die sogar in manchen Fällen im sub-4nm Größenbereich einen signifikanten Anteil ausmachen können (Tang und Seeger 2024). Die gesundheitliche Relevanz eingeatmeter UFP ist durch sehr viele Studien gut belegt. Während eines i.d.R. mehrstündigen FFF-Druckvorgangs wird ein Anwender mit diesen Luftschadstoffen im Innenraum exponiert, häufig ohne eine Einschätzung des damit verbundenen Risikos zu haben. Die Exposition kann durch technische Faktoren (z.B. Druckerausstattung und -einstellung, Innenraumventilation), aber auch erheblich durch die Filamentauswahl beeinflusst werden. Unser Vorschlag zur Risikominderung besteht in der Auszeichnung emissionsarmer Filamentprodukte mit dem Umweltzeichen „Blauer Engel“, um so den Verbrauchern eine fundierte Auswahl zu ermöglichen. In unserem Projekt entwickeln wir dafür ein kammerbasiertes, standardisierbares und robustes Prüfverfahren zur vergleichenden Messung der Emission aus Filamenten. Mit dem Strangdruck-Verfahren (engl. Strand Printing Method, SPM) wird eine festgelegte Filamentlänge mit konstanter Rate extrudiert und auf dem Druckbett abgelegt, ohne dabei ein 3D-Objekt aufzubauen. Diese Vorgehensweise reduziert den Einfluss experimentell schlecht zu kontrollierender Faktoren sowie die Ausfallquote. Eine detaillierte Beschreibung und die Vorteile von SPM werden in Tang und Seeger (2022) erläutert. SPM wurde bereits für 44 Filamentprodukte aus unterschiedlichen Polymeren und Additiven als Vergleichstest angewendet. Alle Messungen wurden in einer klimatisierten 1 m³-Emissionsprüfkammer durchgeführt. Die Gesamtanzahl der emittierten Partikel (TP) dient als Beurteilungsmaß, in Anlehnung an die Vergabegrundlage DE-UZ-219 des Umweltzeichens Blauer Engel für Laserdrucker. Unter den getesteten Filamentprodukten variiert TP um ca. vier Größenordnungen (1E+9 ≤ TP ≤ 1E+13). Auch innerhalb jeder der untersuchten Polymergruppen variierte TP signifikant. Die Partikelemission kann daher nicht allein nach dem Basispolymer kategorisiert werden. Unsere Resultate belegen, dass die Stärke der Partikelemission eher eine charakteristische und individuelle Eigenschaft eines Filamentproduktes ist. Die Herkunft der Polymere, die herstellerspezifischen Additive sowie die nicht deklarierte Verunreinigungen können einen starken Einfluss auf die Emission haben. Die Auszeichnung von emissionsarmen Filament-produkten verspricht somit eine einfache, aber effektive Maßnahme zu sein, um Verbrauchern eine Minderung des Expositionsrisikos beim FFF-3D-Druck zu ermöglichen. T2 - 5. Symposium "Ultrafeinstaub in der Atmosphäre und in Innenräumen" CY - Berlin, Germany DA - 16.09.2024 KW - 3D-Druck KW - Ultrafeine Partikel KW - Innenraumemission KW - Luftschadstoffe KW - Emissionsprüfung PY - 2024 AN - OPUS4-61067 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Ultraschallunterstütztes Fräsen innovativer metallischer Werkstoffe zur Optimierung von Oberflächenintegrität und Werkzeugverschleiß Neueste Erkenntnisse und Perspektiven im Kontext der Komponentensicherheit N2 - Der Vortrag behandelt ultraschallunterstütztes Fräsen als innovative Technologie zur Bearbeitung schwer zerspanbarer metallischer Werkstoffe und deren Einfluss auf Oberflächenintegrität, Werkzeugverschleiß und Komponentensicherheit. Ausgangspunkt ist die Herausforderung durch hohe Festigkeit, heterogene Gefüge und Eigenspannungen bei konventioneller und additiver Fertigung (z. B. Ni-, Co-Legierungen, Eisen-Aluminide). Diese Faktoren führen zu erhöhten Prozesskräften, Werkzeugverschleiß und nachteiligen Oberflächeneigenschaften. Ultraschallunterstützung reduziert Zerspankräfte, stabilisiert Prozesse bei AM-Bauteilen und verbessert die Oberflächengüte durch Einbringung von Druckeigenspannungen. Untersuchungen zeigen: Optimale Amplituden (ca. 4 µm) minimieren Eigenspannungen und Defekte, erhöhen die Ermüdungsfestigkeit und verlängern die Werkzeugstandzeit. Bei Eisen-Aluminiden und DED-Arc-gefertigten Bauteilen konnten deutliche Verbesserungen in Rauheit, Kraftverlauf und Verschleiß erzielt werden. Für Co-/Ni-Legierungen wurde zusätzlich die Wirksamkeit durch Legierungsmodifikation nachgewiesen. Perspektivisch bietet die Technologie Potenzial für Lebensdauersteigerung hochfester Bauteile, Integration von Oberflächenverfestigung in den Fräsprozess und Reduktion von Nachbearbeitungsschritten. Geplante Projekte adressieren Hochentropielegierungen, Mehrkomponentenwerkstoffe und hybride Fertigungsstrategien. Insgesamt zeigt sich, dass US-Fräsen eine Schlüsselrolle für ressourceneffiziente, sichere und leistungsfähige Komponenten in Leichtbau und Hochtemperaturanwendungen einnehmen kann. T2 - 4. Wissenschaftliches Forum zur ULTRASONIC-Bearbeitung CY - Jena, Germany DA - 12.11.2025 KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Oberflächenintegrität KW - Werkzeugverschleiß KW - Zerspankräfte KW - Additive Fertigung (DED-Arc, AM) KW - Eisen-Aluminid KW - Co-/Ni-Legierungen KW - Ermüdungsfestigkeit KW - Eigenspannungen KW - Lebensdauersteigerung KW - Hybridfertigung KW - Hochentropielegierungen (MPEA) PY - 2025 AN - OPUS4-65240 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mishurova, Tatiana A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Piault, Pierre A1 - King, Andrew A1 - Henry, Laura A1 - Bruno, Giovanni T1 - Understanding the hot isostatic pressing efectiveness of laser powder bed fusion Ti‑6Al‑4V by in‑situ X‑ray imaging and difraction experiments N2 - In the present study, in-situ observation of Hot Isostatic Pressure (HIP) procedure of laser powder bed fusion manufactured Ti-6Al-4V parts was performed to quantitatively estimate the densifcation rate of the material and the infuence of the defect initial size and shape on such rate. The observations were performed in-situ using the Ultrafast Tomography Paris-Edinburgh Cell and the combination of fast phase-contrast synchrotron X-ray tomography and energy dispersive difraction. With this strategy, we could quantify how the efectiveness of HIP depends on the characteristics of a defect. Smaller defects showed a higher densifcation rate, while the defect shape did not have signifcant efect on such rate. KW - Additive manufacturing KW - Laser powder bed fusion KW - X-ray computed tomography KW - Hot isostatic pressing PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-587702 DO - https://doi.org/10.1038/s41598-023-45258-1 SN - 2045-2322 VL - 13 IS - 1 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-58770 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröder, Jakob A1 - Evans, Alexander A1 - Polatidis, E. A1 - Čapek, J. A1 - Mohr, Gunther A1 - Serrano-Munoz, Itziar A1 - Bruno, Giovanni T1 - Understanding the impact of texture on the micromechanical anisotropy of laser powder bed fused Inconel 718 N2 - The manufacturability of metallic alloys using laser-based additive manufacturing methods such as laser powder bed fusion has substantially improved within the last decade. However, local melting and solidification cause hierarchically structured and crystallographically textured microstructures possessing large residual stress. Such microstructures are not only the origin of mechanical anisotropy but also pose metrological challenges for the diffraction-based residual stress determination. Here we demonstrate the influence of the build orientation and the texture on the microstructure and consequently the mechanical anisotropy of as-built Inconel 718. For this purpose, we manufactured specimens with [001]/[011]-, [001]- and [011]/[111]-type textures along their loading direction. In addition to changes in the Young’s moduli, the differences in the crystallographic textures result in variations of the yield and ultimate tensile strengths. With this in mind, we studied the anisotropy on the micromechanical scale by subjecting the specimens to tensile loads along the different texture directions during in situ neutron diffraction experiments. In this context, the response of multiple lattice planes up to a tensile strain of 10% displayed differences in the load partitioning and the residual strain accumulation for the specimen with [011]/[111]-type texture. However, the relative behavior of the specimens possessing an [001]/[011]- and [001]-type texture remained qualitatively similar. The consequences on the metrology of residual stress determination methods are discussed. KW - Laser powder bed fusion KW - Additive manufacturing KW - Electron backscatter diffraction KW - Tensile testing KW - Diffraction PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-555840 DO - https://doi.org/10.1007/s10853-022-07499-9 SN - 1573-4803 VL - 2022 IS - 57 SP - 15036 EP - 15058 PB - Springer Science + Business Media B.V. CY - Dordrecht AN - OPUS4-55584 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Simon, Sebastian A1 - Gluth, Gregor ED - Rossignol, S. ED - Gluth, Gregor T1 - Unraveling the hardening mechanism during laser-induced slip casting of lithium aluminate-microsilica slurry N2 - Additive manufacturing (AM) of alkali-activated materials is a promising method for producing ceramic precursors, construction elements and other parts. A recently introduced AM process is laser-induced slip casting of lithium aluminate/microsilica slurries, which yields parts with excellent mechanical strengths. To clarify the underlying mechanisms, μ-Raman spectroscopy was applied to parts produced by the process, and the dissolution and hydration of lithium aluminate was studied inter alia using conventional and in-situ X-ray diffraction. The results show that significant dissolution of lithium aluminate occurs, particularly at increased temperatures during laser interaction, which leads to an increase of pH and precipitation of an akopovaite-like Li-Al-CO3 layered double hydroxide. The increase of the pH is likely to induce dissolution of the microsilica and possibly formation of a hydrous lithium aluminosilicate gel. These observations explain the strength evolution of the studied parts and can also aid the development and improvement of related AM methods. KW - Alkali-activated materials KW - Additive manufacturing KW - Laser-induced slip casting KW - Lithium KW - Layered double hydroxide PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-520557 DO - https://doi.org/10.1016/j.oceram.2021.100060 SN - 2666-5395 VL - 5 IS - Special issue: Alkali-activated materials and geopolymers in ceramics and beyond SP - 1 EP - 7 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-52055 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Altenburg, Simon T1 - Unraveling thermal radiation by multispectral thermography: Real temperatures in LMD N2 - Additive manufacturing of metals offers the opportunity to build parts with a high degree of complexity without additional costs, opening a new space for design optimization. However, the processes are highly complex and due to the rapid thermal cycles involved, high internal stresses and peculiar microstructures occur, which influence the parts mechanical properties. To systematically examine the formation of internal stresses and the microstructure, in-process spatially resolved measurements of the part temperature are needed. If the emissivity of the inspected part is known, its thermodynamic temperature can be reconstructed by a suited radiometric model. However, in additive manufacturing of metals, the emissivity of the part surface is strongly inhomogeneous and rapidly changing due to variations of, e.g., the degree of oxidation, the material state and temperature. Thus, here, the applicability of thermography in the determination of thermodynamic temperatures is limited. However, measuring the process thermal radiation at different wavelengths simultaneously enables one to separate temperature and emissivity spatially resolved to obtain further insight into the process. Here, we present results of an initial study using multispectral thermography to obtain real temperatures and emissivities in the powderfree LMD process. T2 - 2nd Workshop on In-situ Monitoring and Microstructure Development in Additive Manufactured Alloys CY - Online meeting DA - 19.04.2021 KW - Additive Manufacturing KW - Process monitoring KW - Multispectral thermography KW - Laser metal deposition KW - TES KW - LMD KW - Temperature emissivity separation PY - 2021 AN - OPUS4-52514 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Teske, Tanita T1 - Untersuchung des Potentials des Kaltgasspritzens für die Reparatur zyklisch belasteter Bauteile N2 - Das Kaltgasspritzen als Reparaturverfahren bietet die Möglichkeit den teuren Austausch beschädigter Bauteile in der Luft- und Raumfahrt zu vermeiden. In dieser Arbeit wurden das Potential an der Aluminiumlegierung AL6061-T6, unter Verwendung von Stickstoff als Prozessgas, untersucht. Mit Fokus auf das In-situ Kugelstrahlen, zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, wurden quasi-statische Zugversuche und einachsige Zeitfestigkeitsversuche durchgeführt. Im Ergebnis zeigte sich die Verbesserung der Adhäsion zwischen Grundwerkstoff und aufgebrachten Material als entscheidendes Kriterium für eine erfolgreiche Anwendung. Zur Verbesserung der Adhäsion wurden die Substratoberflächen laserstrukturiert und der Einfluss mit Adhäsionsversuchen überprüft. T2 - 9. Tagung des DVM-Arbeitskreises Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen CY - Stuttgart, Germany DA - 06.11.2024 KW - Kaltgasspritzen KW - Reparatur KW - Ermüdungsfestigkeit KW - Laserstrukturierung KW - Luft- und Raumfahrt PY - 2024 AN - OPUS4-63179 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Werner, Tiago A1 - Teske, Tanita A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Mauro, Madia A1 - Nielsen, S. A1 - Gärtner, F. A1 - Klassen, T. T1 - Untersuchung des Potenzials von Kaltgasspritzen für die Reparatur zyklisch belasteter Bauteile T1 - Investigation on the capability of cold-spray for repair of cyclically loaded components N2 - Die Reparatur mittels Kaltgasspritzen ist eine vielversprechende Alternative zum teuren Austausch fehlerbehafteter Bauteile in der Luft- und Raumfahrt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Potential des Verfahrens an der hochfesten Aluminiumlegierungen Al6061-T6 unter Anwendung von Stickstoff als kostengünstiges Prozessgas untersucht. Es wurden quasi-statische Zugversuche und einachsige Zeitfestigkeitsversuche mit besonderem Fokus auf das in-situ Kugelstrahlen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durchgeführt. Im Ergebnis wurde die Verbesserung der Adhäsion zwischen Substrat und aufgebautem Werkstoff als entscheidendes Kriterium für eine Anwendbarkeit ermittelt. Die Laserstrukturierung von Substratoberflächen ist hierfür vielversprechend und wurde im Rahmen der Arbeit mittels Adhäsionsversuchen untersucht. N2 - Repair by cold-spray is a promising alternative to the costly replacement of flawed components in aerospace applications. In the present work this process was investigated on the high-strength aluminum alloy Al6061-T6. For the cold-spray process, inexpensive Nitrogen was used as process-gas. Quasi-static tensile and highcycle- fatigue tests (HCF) were performed, focusing on in-situ shot peening to improve the mechanical properties of the repaired part. An improved adhesion between substrate and built-up material was identified as a key-factor for the applicability of the process. Under this respect laser-structuring of the substrate surface was applied and its effect on the mechanical performance of the restored samples were examined by adhesion tests. T2 - 9. Tagung des DVM-Arbeitskreises Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen CY - Stuttgart, Germany DA - 06.11.2024 KW - Kaltgasspritzen KW - cold-spray KW - Reparatur KW - Repair KW - Ermüdungsfestigkeit KW - Fatigue KW - Luft- und Raumfahrt KW - Aerospace KW - Substratvorbehandlung KW - Substrate pre-treatment PY - 2024 DO - https://doi.org/10.48447/ADD-2024-BB VL - 409 SP - 67 EP - 79 AN - OPUS4-63182 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Raute, J. A1 - Marquardt, R. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Untersuchung zum Elektronenstrahlschweißen additiv gefertigter Ni-Basis-Bauteile N2 - Die vorliegende Untersuchung befasst sich mit dem Einfluss des Additive Manufacturing auf die Schweißeignung von Bauteilen aus Inconel 718. Hierfür wurden Proben mittels DED und L-PBF hergestellt und ihr Verhalten in Blindschweißversuchen anhand eines Vergleichs mit konventionellen Gussblechen untersucht. Im zweiten Schritt wurden die verschiedenen additiv hergestellten Proben mit dem Gussmaterial im I-Stoß sowie untereinander verschweißt. Als Schweißverfahren wurde für alle Proben das Elektronenstrahlschweißen angewandt. Zur Auswertung wurde anhand von Schliffen das Nahtprofil vermessen und die Proben auf Poren und Risse untersucht. Zusätzlich wurde die Dichte vermessen und eine Prüfung auf Oberflächenrisse durchgeführt. Das AM-Material zeigte dabei Unterschiede in Nahtform und Defektneigung im Vergleich zum Gusswerkstoff. Insbesondere die DED-proben neigten unter bestimmten Parameterkonstellationen verstärkt zu Porenbildung. Risse konnten nicht beobachtet werden. Trotz auftretender Nahtunregelmäßigkeiten wurde in den kombinierten AM-Schweißproben die Bewertungsgruppe C erreicht. Eine Prüfung der bestehenden Regelwerke zur Schweißnahtbewertung anhand der gewonnenen Erkenntnisse zu additiv gefertigten Proben im Elektronenstrahlschweißprozess zeigte keinen Ergänzungsbedarf. T2 - #additivefertigung: Metall in bestForm CY - Essen, Germany DA - 26.10.2022 KW - Elektronenstrahlschweißen KW - Additive Fertigung KW - Schweißnahtbewertung PY - 2022 SN - 978-3-96144-202-7 VL - 383 SP - 81 EP - 92 PB - DVS-Media GmbH AN - OPUS4-56173 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Raute, J. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Untersuchung zum Elektronenstrahlschweißen von additiv gefertigtem Inconel 939 N2 - Hochfeste Nickelbasislegierungen wie Inconel 939 spielen eine wesentliche Rolle im modernen Turbinenbau. Additive Fertigungstechnologien eröffnen hierbei neue Möglichkeiten für die Verarbeitung, jedoch fehlen verlässliche Fügeprozesse für die Absicherung der additiven Prozesskette im Bereich Neuteilfertigung und Instandsetzung. Insbesondere Heißrisse stellen eine große Herausforderung an die Fügetechnik. Die vorliegende Untersuchung befasst sich daher mit dem Verhalten von additiv gefertigten Blechen aus Inconel 939 beim Elektronenstrahlschweißen. Es werden grundlegende Zusammenhänge zwischen Prozessparametern, Härte und Rissneigung betrachtet und Ansätze für eine Optimierung auf Basis statistischer Versuchsplanung aufgezeigt. Hierbei erfolgt eine Einteilung der Risse nach bestimmten Nahtbereichen. Risse am Nahtkopf können durch die Faktoren Vorschub und Streckenenergie sowie die Härte des Schweißgutes beeinflusst werden. Risse im Bereich der parallelen Nahtflanken stehen hingegen im Zusammenhang mit der Härte der Wärmeinflusszone. Ein abschließender Vergleich der angepassten Parameter mit der Ausgangssituation zeigt, dass durch Anwendung der statistischen Optimierung eine deutliche Reduzierung der Rissneigung erreicht werden kann. T2 - 42. Assistentenseminar Fügetechnik CY - Beverungen, Germany DA - 06.10.2021 KW - Elektronenstrahlschweißen KW - Additive Fertigung KW - Schweißnahtbewertung PY - 2022 SN - 978-3-96144-210-2 VL - 385 SP - 1 EP - 8 PB - DVS Media GmbH AN - OPUS4-57320 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Raute, J. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Untersuchung zur Herstellung von Cu-Strukturen mittels Wire Electron Beam Additive Manufacturing N2 - Das Additive Manufacturing gewinnt zunehmend an Bedeutung für die Fertigung metallischer Bauteile im industriellen Umfeld. Hierbei wird zunehmend auch auf drahtförmige Ausgangswerkstoffe gesetzt, da diese Vorteile im Handling bieten, bereits in der Industrie etabliert sind und sich in der Regel durch geringere Beschaffungskosten auszeichnen. In den letzten Jahren entwickelte sich neben den bereits im großen Umfeld untersuchten Wire-DED-Verfahren auch eine Prozessvariante unter Nutzung des Elektronenstrahls zur industriellen Marktreife. Dabei zeigt die als Wire Electron Beam Additive Manufacturing bezeichnete Technologie besondere Vorteile gegenüber anderen, zumeist Laser- oder Lichtbogen-basierten DED-Prozessen. Das Verfahren bietet vor allem Potenzial für die Verarbeitung von hochleitfähigen, reflektierenden oder oxidationsgefährdeten Werkstoffen. Insbesondere für die Herstellung von Bauteilen aus Kupferlegierungen zeigt sich der Elektronenstrahl als besonders geeignet. Um das Verfahren einem breiten Anwenderkreis in der Industrie zugänglich zu machen, fehlen jedoch übergreifende Daten zu Leistungsfähigkeit, Prozessgrenzen und Anwendungsmöglichkeiten. Die vorliegende Untersuchung beschäftigt sich mit dieser Problemstellung am Beispiel zweier Cu-Werkstoffe. Dabei werden ein korrosionsbeständiger Werkstoff aus dem maritimen Bereich sowie eine Bronze mit guten Verschleißeigenschaften aus dem Anlagenbau getestet. Über mehrstufige Testschweißungen wurden die physikalisch möglichen Prozessgrenzen ermittelt und Rückschlüsse über die Eignung der Parameter zum additiven Aufbau gezogen. Hierfür wurden zunächst optimale Bereiche für den Energieeintrag anhand von Volumenenergie sowie mögliche Schweißgeschwindigkeiten untersucht. Anschließend wurde die Skalierbarkeit des Prozesses anhand von Strahlstrom und Drahtvorschub getestet. Als wesentliche Zielgrößen wurden dabei Spurgeometrie, Aufmischung und Härte herangezogen. Die Eignung der ermittelten Parameter wurde im letzten Schritt exemplarisch anhand einer additiven Testgeometrie in Form eines Zylinders nachgewiesen. T2 - DVS Congress 2022 Große Schweißtechnische Tagung DVS CAMPUS CY - Koblenz, Germany DA - 19.09.2022 KW - WEBAM KW - Electron beam KW - EBAM KW - Wire electron beam additive manufacturing PY - 2022 SN - 978-3-96144-189-1 VL - 382 SP - 446 EP - 454 PB - DVS Media AN - OPUS4-56058 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rhode, Michael A1 - Kannengießer, Thomas T1 - Update on "Call for interested people to contribute to series of comprehensive papers on welding and joining of components for sustainable energy systems" N2 - Based on the initial call in March 2024, an update time-frame is introduced on the working plan for a comprehensive review paper series on joining and welding technologies for the manufacturing of components and parts used in sustainable energy generation, conversion, and transport with focus on hydrogen and wind energy. T2 - 77th IIW Annual Assembly and International Conference, Meeting of Commission II-A CY - Ixia, Rhodes, Greece DA - 07.07.2024 KW - Review paper KW - Research study KW - Hydrogen KW - Joining KW - Welding PY - 2024 AN - OPUS4-60674 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sprengel, Maximilian T1 - Using Neutron Diffraction to Monitor Stress Relaxation in Additively Manufactured 316L N2 - The relaxation of residual stress in laser powder bed fused stainless steel 316L parts was monitored using monochromatic and time-of-flight neutron diffraction. T2 - ISIS student meeting CY - Online meeting DA - 26.10.2020 KW - Stainless Steel KW - Residual Stress KW - Additive Manufacturing PY - 2020 AN - OPUS4-51469 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Laquai, René A1 - Müller, Bernd R. A1 - Schneider, J. A1 - Kupsch, Andreas A1 - Bruno, Giovanni T1 - Using SXRR to Probe the Nature of Discontinuities in SLM Additive Manufactured Inconel 718 Specimens N2 - The utilization of additive manufacturing (AM) to fabricate robust structural components relies on understanding the nature of internal anomalies or discontinuities, which can compromise the structural integrity. While some discontinuities in AM microstructures stem from similar mechanisms as observed in more traditional processes such as casting, others are unique to the AM process. Discontinuities in AM are challenging to detect, due to their submicron size and orientation dependency. Toward the goal of improving structural integrity, minimizing discontinuities in an AM build requires an understanding of the mechanisms of formation to mitigate their occurrence. This study utilizes various techniques to evaluate the shape, size, nature and distribution of discontinuities in AM Inconel 718, in a non-hot isostatic pressed (HIPed) as-built, non-HIPed and direct age, and HIPed with two step age samples. Non-destructive synchrotron radiation refraction and transmission radiography (SXRR) provides additional information beyond that obtained with destructive optical microscopy. SXRR was able to distinguish between voids, cracks and lack of melt in, due to its sensitivity to the orientation of the discontinuity. KW - Additive manufacturing KW - X-ray refraction radiography KW - INCONEL 718 KW - Selective laser melting PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-509836 DO - https://doi.org/10.1007/s11661-020-05847-5 SN - 1543-1940 VL - 51 IS - 8 SP - 4146 EP - 4157 PB - Springer AN - OPUS4-50983 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Müller, Vinzenz A1 - Fasselt, Janek Maria A1 - Kruse, Tobias A1 - Klötzer, Christian A1 - Kleba-Ehrhardt, Rafael A1 - Choma, Tomasz A1 - Biegler, Max A1 - Rethmeier, Michael T1 - Using ultrasonic atomization to recycle aluminium bronze chips for additive laser directed energy deposition N2 - Abstract In the post-processing of large maritime components, a considerable amount of waste in the form of milling and grinding chips is produced. At the same time, additive manufacturing technologies have shown great potential in producing high-volume parts for maritime applications, allowing novel design approaches and short lead times. In this context, this study presents a sustainable approach to recycle and use aluminium bronze waste material, generated during post-processing of large cast ship propellers, as feedstock for laser-powder directed energy deposition. The recycling technology used to produce powder batches is inductive re-melting in combination with ultrasonic atomization. The derived metal powders are characterized using digital image analysis, powder flowability tests, scanning electron microscopy as well as energy dispersive X-ray spectroscopy. Compared to conventional metal powders produced by gas atomization, the recycled material shows excellent sphericity and a powder size distribution with a higher content of finer and coarser particles. Metallographic sections of deposited additively produced specimens show an increased hardness and reduced ductility, but also competitive densities and higher yield and ultimate tensile strength compared to cast material. The process chain shows high potential for the maritime sector to enable circular and sustainable manufacturing. KW - Industrial and Manufacturing Engineering PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-594444 DO - https://doi.org/10.1088/1757-899X/1296/1/012036 VL - 1296 IS - 1 SP - 1 EP - 11 PB - IOP Publishing AN - OPUS4-59444 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meyerdierks, M. A1 - Schreiber, V. A1 - Böhne, Ch. A1 - Jüttner, S. A1 - Meschut, G. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Validierung von Methoden zur Vermeidung von Liquid Metal Embrittlement an realitätsnahen Prinzipbauteilen (IGF 21483 BG / P 1488) N2 - Ziel des Forschungsprojekts ist es, eine Korrelation zwischen Gleeble-Heißzug-Prüfverfahren und Widerstandspunktschweiß-basierten Prüfverfahren herzustellen. Es soll die Effektivität von Methoden zu Vermeidung von Liquid Metal Embrittlement an realitätsnahen Prinzipbauteilen bewertet werden. Weiterhin soll Kenntnis über Auswirkungen von LME Rissen auf das Tragverhalten von realitätsnahen Prinzipbauteilen gewonnen werden. T2 - 30. Schweißtechnische Fachtagung CY - Barleben, Germany DA - 07.10.2021 KW - Liquid Metal Embrittlement KW - Gleeble KW - Heißzug KW - Widerstandpunktschweißen KW - Flüssigmetallversprödung PY - 2021 AN - OPUS4-54061 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - El-Sari, B. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Verbesserung der Vorhersagegüte von künstlichen neuronalen Netzen zum Widerstandspunktschweißen durch Auswertung des dynamischen Widerstands N2 - Das Widerstandspunktschweißen ist ein etabliertes Fügeverfahren in der Automobilindustrie. Es wird vor allem bei der Herstellung sicherheitsrelevanter Bauteile, zum Beispiel der Karosserie, eingesetzt. Daher ist eine kontinuierliche Prozessüberwachung unerlässlich, um die hohen Qualitätsanforderungen zu erfüllen. Künstliche neuronale Netzalgorithmen können zur Auswertung der Prozessparameter und -signale eingesetzt werden, um die individuelle Schweißpunktqualität zu gewährleisten. Die Vorhersagegenauigkeit solcher Algorithmen hängt von dem zur Verfügung gestellten Trainingsdatensatz ab. In diesem Beitrag wird untersucht, inwieweit die Vorhersagegüte eines künstlichen neuronalen Netzes durch Auswertung einer Prozessgröße, dem dynamischen Widerstand, verbessert werden kann. KW - Künstliche Intelligenz KW - Qualität KW - Neuronales Netz KW - Widerstandspunktschweißen PY - 2021 SP - 785 EP - 789 AN - OPUS4-53976 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - El-Sari, B. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Verbesserung der Übertragbarkeit eines künstlichen neuronalen Netzes zur Qualitätsvorhersage beim Widerstandspunktschweißen von hochfesten Stählen N2 - Eine typische Automobilkarosserie kann bis zu 5000 Widerstandspunktschweißverbindungen aufweisen, welche hohen Qualitätsanforderungen genügen müssen. Daher ist eine durchgehende Prozessüberwachung unerlässlich. Die Transformation zur E-Mobilität in der Automobilindustrie und die damit einhergehende Reichweitenproblematik treiben die Entwicklung und Einführung neuer hochfester Stähle an. Dies resultiert in einem gesteigerten Fertigungsaufwand hinsichtlich einer stabilen Prozess-führung in der Fügetechnik. Um diesen Anstieg an Komplexität zu bewältigen, sind die Methoden der künstlichen Intelligenz ein geeignetes Mittel. Mit ihnen kann, durch Auswertung der Prozessparameter und -signale, die individuelle Schweißpunktqualität sichergesellt werden. Die Vorhersagegenauigkeit von neuen Daten, also das extrapolieren, stellt für die meisten Algorithmen eine große Herausforderung dar. In dieser Arbeit wird ein künstliches neuronales Netz zur Vorhersage des Punktdurchmessers von Widerstandspunktschweißungen anhand von Prozessparametern implementiert. Die Vorhersagegenauigkeit und Extrapolationsfähigkeit des Modells wird durch die Auswertung des dynamischen Widerstandssignals verbessert. Um die Extrapolationsfähigkeit zu untersuchen, wird die Vorhersagegenauigkeit des Modells mit Daten getestet, die sich in Bezug auf den Werkstoff und der Beschichtungszusammensetzung deutlich von den Trainingsdaten unterscheiden. Dazu wurden mehrere Schweißexperimente mit Werkstoffen verschiedener Hersteller durchgeführt und nur ein Teil der Daten in das Training einbezogen. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen den positiven Einfluss der Prozesssignale auf die Robustheit des Modells und die Skalierbarkeit der Algorithmen künstlicher neuronaler Netze auf Daten außerhalb des Trainingsraums. T2 - DVS Congress 2023 Große Schweißtechnische Tagung CY - Essen, Germany DA - 11.09.2023 KW - Widerstandspunktschweißen KW - Hochfester Stahl KW - Künstliche Intelligenz KW - Neuronales Netz KW - Fügequalität PY - 2023 SN - 978-3-96144-230-0 SP - 772 EP - 779 AN - OPUS4-58693 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schridewahn, S. A1 - Spranger, F. A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Merklein, M. T1 - Verbesserung des tribologischen Einsatzverhaltens von Presshärtewerkzeugen durch Laserimplantation titanbasierter Hartstoffpartikel N2 - In der Automobilindustrie stellt das Presshärteverfahren eine Schlüsseltechnologie zur ressourceneffizienten Herstellung sicherheitsrelevanter Karosserie-komponenten dar. Während der Umformoperation treten jedoch hohe Reibungs- und Verschleißerscheinungen an den interagierenden Werkzeug- und Werkstückwirkflächen auf, die sowohl die Bauteilqualität als auch die Maschinenstandzeit nachhaltig beeinträchtigen. Um die bestehenden Verfahrensgrenzen zu erweitern, wird daher eine Modifikation der Presshärtewerkzeuge mittels Laserimplantation angestrebt. Hierbei werden in die Werkzeugoberfläche keramische Hartstoffpartikel anhand eines gepulsten Laserstrahles eingebettet, infolgedessen kuppelförmige sowie höchstfeste Strukturen im Mikrometerbereich entstehen. Die Auswahl geeigneter Hartstoffmaterialien stellt jedoch ein entscheidendes und bisweilen limitierendes Kriterium dar, um defektfreie sowie verschleißresistente Oberflächenmodifikationen zu generieren. In diesem Zusammenhang wurden im Rahmen dieser Arbeit unterschiedliche titanbasierte Hartstoffpartikel auf presshärtespezifische Werkzeugstähle laserimplantiert und anschließend mittels modifizierten Pin-on-Disk-Tests hinsichtlich ihres tribologischen Einsatzverhaltens untersucht. Um die Wirksamkeit des Laserimplantationsverfahrens zu evaluieren, wurden zudem Verschleißuntersuchungen an unmodifizierten Werkzeugoberflächen durchgeführt und mit den erzielten Ergebnissen der lokal dispergierten Topographien verglichen. T2 - 15. Erlanger Workshop Warmblechumformung 2020 CY - Erlangen, Germany DA - 17.11.2020 KW - Laserimplantation KW - Werkzeugmodifikation KW - Presshärten KW - Tribologie PY - 2020 SP - 1 AN - OPUS4-53692 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scheuschner, Nils A1 - Altenburg, Simon A1 - Pignatelli, Giuseppe A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Straße, Anne A1 - Gornushkin, Igor B. A1 - Gumenyuk, Andrey T1 - Vergleich der Messungen der Schmelzbadtemperatur bei der Additiven Fertigung von Metallen mittels IR-Spektroskopie und Thermografie T1 - Comparison of measurements of the melt pool temperature during the additive production of metals by means of IR spectroscopy and thermography N2 - Im Rahmen des Themenfeldprojektes „Process Monitoring of AM“ (ProMoAM) evaluiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -Prüfung (BAM) gegenwärtig die Anwendbarkeit verschiedenster ZfP-Verfahren zur in-situ Prozessüberwachung in der additiven Fertigung (AM) von Metallen in Hinblick auf die Qualitätssicherung. Einige der wichtigsten Messgrößen sind hierbei die Temperatur des Schmelzbades und die Abkühlrate, welche starken Einfluss auf das Gefüge und die Eigenspannung haben. Aufgrund der Zugänglichkeit zum Werkstück während des Bauprozesses bieten sich optische Verfahren zu Temperaturbestimmung an. Hierbei stellen jedoch u. a. die hohe Bandbreite der zu messenden Temperaturen, die Bestimmung der Emissivität und ihre Änderung bei Phasenübergängen der verwendeten Legierung große experimentelle Herausforderungen dar. Eine weitere Herausforderung stellt für die IR-Spektroskopie die Absorption durch das Schutzgas und weitere optische Elemente dar. Um diese auch in einem industriellen Umfeld kompensieren zu können, wurde eine Methode entwickelt, die das gemessene Spektrum bei der Verfestigung des Werkstoffes als Referenz nutzt. In diesem Beitrag wird die Anwendung dieser Methode für die IR-Spektrometrie als auch Thermografische Messungen beim Laser-Pulver-Auftragschweißen von 316L gezeigt, wobei beide Methoden weiterhin in Hinblick auf ihre individuellen Vor- und Nachteile miteinander verglichen werden. N2 - Within the topic area project “Process Monitoring of AM” (ProMoAM) the Federal Institute for Materials Research and Testing is currently evaluating the applicability of various NDT methods for in-situ process Monitoring in the additive manufacturing (AM) of metals with regard to quality assurance. Two of the most important variables to measure are the temperature of the molten pool and the cooling rate, which have a strong influence on the microstructure and the residual stress. Due to the accessibility of the workpiece during the construction process, optical methods for temperature determination are suitable. However, the wide range of temperatures to be measured, the determination of emissivity and its change during phase transitions of the alloy pose great experimental challenges. Another challenge for IR spectroscopy is the absorption by the inert gas and other optical elements. In order to be able to compensate for this in an industrial environment, a method was developed which uses the measured spectrum as a reference when the material is solidified. This paper shows the application of this method for IR spectrometry as well as thermographic measurements during laser powder cladding of 316L. Furthermore both methods are compared with respect to their individual Advantages and disadvantages. KW - Laser-Pulver-Auftragschweißen KW - Thermografie KW - Direct Energy Deposition KW - IR-Spektroskopie KW - Additive Fertigung KW - Laser metal deposition KW - Thermography KW - IR-spectroscopy KW - Additive manufacturing PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1515/teme-2021-0056 VL - 88 IS - 10 SP - 626 EP - 632 PB - De Gruyter CY - Oldenburg AN - OPUS4-52987 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Marquardt, R. A1 - Osayi, J. A1 - Kmieciak, S. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Verschleißschutz einer Schneckengeometrie durch funktional gradierte Materialien N2 - Hochbelastete Stahlbauteile lassen sich durch Auftragen von Kobalt-Chrom Legierungen vor Verschleiß schützen. Die plötzliche Änderung der Materialeigenschaften führt jedoch zu Spannungen und Rissen im Anbindungsbereich. Daraus resultierende Abplatzungen stellen eine Gefahr für die Funktionsfähigkeit der Maschine und damit für Mensch und Umwelt dar. Um die Belastbarkeit der Schutzschicht zu verbessern, kann die Anbindung durch einen gradierten Materialübergang optimiert werden. Diese funktional gradierten Materialien können mittels pulverbasiertem Directed Energy Deposition aufgetragen werden. Die Methodik zum Aufbau und zur Qualitätssicherung solcher Materialien wurde in vorangegangenen Arbeiten für dickwandige Geometrien gezeigt. Für dünnwandige Geometrien ist die Anwendbarkeit bisher unzureichend untersucht worden. Diese Arbeit zeigt am Beispiel einer dünnwandigen gradierten Schneckengeometrie die Einsatzfähigkeit der Methodik. Dafür wird die Gefügestruktur der Gradierung auf Fehler untersucht und der Härteverlauf gemessen. Außerdem wird die relative Dichte anhand eines bereits trainierten neuronalen Netzes vorhergesagt und mit einer Porositätsuntersuchung verglichen. T2 - 14. Tagung Verschleiß- und Korrosionsschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen CY - Halle a. d. Saale, Germany DA - 12.06.2024 KW - Directed Enery Deposition KW - Funktionally Graded Material KW - Additive Manufacturing KW - DED KW - FGM KW - AM PY - 2024 SP - 1 EP - 7 PB - SLV Halle AN - OPUS4-60721 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Marquardt, R. A1 - Osayi, J. A1 - Kmieciak, S. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Verschleißschutz einer Schneckengeometrie durch funktional gradierte Materialien N2 - Hochbelastete Stahlbauteile lassen sich durch Auftragen von Kobalt-Chrom Legierungen vor Verschleiß schüt-zen. Die plötzliche Änderung der Materialeigenschaften führt jedoch zu Spannungen und Rissen im Anbindungs-bereich. Daraus resultierende Abplatzungen stellen eine Gefahr für die Funktionsfähigkeit der Maschine und damit für Mensch und Umwelt dar. Um die Belastbarkeit der Schutzschicht zu verbessern, kann die Anbindung durch einen gradierten Materialübergang optimiert werden. Diese funktional gradierten Materialien können mit-tels pulverbasiertem Directed Energy Deposition aufgetragen werden. Die Methodik zum Aufbau und zur Quali-tätssicherung solcher Materialien wurde in vorangegangenen Arbeiten für dickwandige Geometrien gezeigt. Für dünnwandige Geometrien ist die Anwendbarkeit bisher unzureichend untersucht worden. Diese Arbeit zeigt am Beispiel einer dünnwandigen gradierten Schneckengeometrie die Einsatzfähigkeit der Methodik. Dafür wird die Gefügestruktur der Gradierung auf Fehler untersucht und der Härteverlauf gemessen. Außerdem wird die relative Dichte anhand eines bereits trainierten neuronalen Netzes vorhergesagt und mit einer Porositätsuntersuchung verglichen. T2 - 14. Tagung Verschleiß- und Korrosionsschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen CY - Halle (Saale), Germany DA - 12.06.2024 KW - Directed Enery Deposition KW - Funktionally Graded Material KW - Additive Manufacturing KW - DED KW - FGM KW - AM PY - 2024 AN - OPUS4-62688 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pelkner, Matthias T1 - Vielschichtig: Methoden-Einblick Qualitätssicherung in der additiven Fertigung - Modul 3 Wirbelstromprüfung N2 - Überblick über die derzeitige Entwicklungen für das Online-Monitoring additiver Fertigungsverfahren für metallische Werkstoffe mittels der Wirbelstromprüfung. Hierbei wird im Kurs eine Einführung in die Wirbelstromprüfung gegeben sowie erste Entwicklungen hinsichtlich eines Online-Monitoring thematisiert. T2 - BAM Akademie: Vielschichtig: Methoden-Einblick Qualitätssicherung in der additiven Fertigung CY - Online meeting DA - 16.10.2024 KW - Wirbelstromprüfung KW - Additive Fertigung KW - Prozessüberwachung PY - 2024 AN - OPUS4-61765 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lapenna, M. A1 - Tsamos, Athanasios A1 - Faglion, F. A1 - Fioresi, R. A1 - Zanchetta, F. A1 - Bruno, Giovanni T1 - Vision GNN (ViG) architecture for a fine‑tuned segmentation of a complex Al–Si metal matrix composite XCT volume N2 - In this paper, we implement a vision graph neural network (ViG) architecture to segment microstructures in X-ray computed tomography 3D data. Our ViG architecture is first trained on a synthetic augmented dataset, and then fine-tuned on experimental data to obtain an improved segmentation. Successively, we assess the accuracy of the segmentation on manually-labeled experimental slices. We exemplarily use the approach on a complex microstructure: a metal matrix composite, reinforced with two ceramic phases, intermetallic inclusions and a silicon network, in order to show the generality of our method. ViG model proves to be more efficient than U-Nets in adapting to new data when fine-tuned on a small portion of the experimental data. The fine-tuned ViG shows comparable performance to U-Nets, while largely reducing the number of trainable parameters, with the potential of greater adaptability and efficiency. KW - X-ray Computed tomography KW - Machine Learning KW - Virtual XCT KW - Segmentation KW - Composites PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-630593 DO - https://doi.org/10.1007/s10853-025-10834-5 SN - 1573-4803 VL - 60 SP - 6907 EP - 6921 PB - Springer AN - OPUS4-63059 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmidt, Jonathan T1 - Visual surface structure analysis of high-resolution images from visual in-situ process monitoring in laser powder bed fusion N2 - Parameter studies are a common step in selecting process parameters for powder bed fusion of metals with laser beam (PBF-LB/M). Density cubes manufactured with varied process parameters exhibit distinguishable surface structures visible to the human eye. Industrial visual in-situ monitoring systems for PBF-LB/M currently have limited resolution and are incapable of reliably capturing differences in the surface structures. For this work, a 65 MPixel high resolution monochrome camera is integrated in an industrial PBF-LB/M machine together with a high intensity led bar. Post-exposure images are taken to analyze differences in light reflection on the specimen’s surface. The grey level co-occurrence matrix is used to quantify the in-situ measured visual surface structure of nickel-based super alloy IN939 density cubes. The properties of the grey level co-occurrence matrix correlate to the energy input and resulting porosity of specimens. Low energy samples with lack of fusion flaws show an increased contrast in the grey level co-occurrence matrix compared to specimens with an optimal energy input. The potential of high-resolution images as reference data in in-situ process monitoring in PBF-LB/M is discussed. T2 - 77th IIW Annual Assembly and International Conference CY - Rhodos, Greece DA - 06.07.2024 KW - Additive manufacturing KW - Powder bed fusion KW - In-situ monitoring KW - Image processing KW - Lack of fusion PY - 2024 AN - OPUS4-60688 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Winterkorn, R. A1 - Pittner, Andreas A1 - Rethmeier, Michael T1 - Vorteile und Herausforderungen dynamischer Parameterstudien beim Wire Arc Additive Manufacturing von Al-Mg-Si-Legierungen N2 - Der Einsatz von Aluminiumlegierungen als Konstruktionswerkstoff hat in den letzten Jahren stetig zugenommen. Insbesondere höherfeste Aluminiumlegierungen, wie die Vertreter der 6000’er Aluminiumgruppe, rücken Aufgrund ihres hervorragenden Festigkeits- / Gewichtsverhältnisses immer mehr in den Fokus. Vertreter dieser Aluminiumklasse, die als Hauptlegierungselemente Magnesium und Silizium beinhalten, weisen neben der bei allen Aluminiumlegierungen präsenten Affinität zur Porenbildung zusätzlich eine ausgeprägte Heißrissanfälligkeit auf. Die additive Verarbeitung von Al-Mg-Si-Legierungen mittels MSG Verfahren gestaltet sich daher herausfordernd. Neben der Schweißeignung ist die geometrische Gestalt der Schweißraupe für die additive Fertigung von entscheidender Bedeutung. Spurbreite und Spurhöhe sind maßgebliche Größen, die bei der Pfadgenerierung im Hinblick auf Endkonturnähe und der Vermeidung von Ungänzen, Poren und Bildefehlern zu beachten sind. Dieser Beitrag zeigt am Beispiel des Wire Arc Additive Manufacturing von Al-Mg-Si-Legierungen einen Ansatz, mit dem es möglich ist, zeit- und kostenintensive vollfaktorielle Parameterstudien zum Erhalt von Spurgeometrie und Schweißqualität durch dynamische Parameterstudien zu ersetzen. T2 - 41. Assistentenseminar Fügetechnik CY - Magdeburg, Germany DA - 02.09.2020 KW - WAAM PY - 2021 SN - 978-3-96144-141-9 VL - 370 SP - 1 EP - 10 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-52902 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -