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Die Schicht-für-Schicht additive Fertigung (AM) in Form des selektiven Laser- bzw. Elektronenstrahlschmelzens (SLM und EBM) bietet einerseits Vorteile bezüglich des Probendesigns, andererseits sind strukturelle Abweichungen von der nominellen Morphologie unvermeidbar. Beispielsweise führt das Abkühlen des fertigen Bauteils zu verringerten Abmessungen und angeschmolzene Pulverpartikel sorgen für unregelmäßige Oberflächen mit nicht vernachlässigbaren Rauigkeiten.
Im Fokus dieser Arbeit steht die computertomographische (CT) Untersuchung von IN625 Pulver und den daraus SLM-gefertigten Streben, Einheitszellen und Gitterstrukturen.
Mit Hilfe von Synchrotron – CT konnte das IN625 Pulver mit einer Voxelgröße von 0,5µm untersucht werden. Für die Untersuchung der daraus gefertigten verschiedenen Probengemetrien wurde Labor CT genutzt.
6 mm lange Streben variierten im Aufbauwinkel von 40° bis 90°. Der Unterschied zwischen Unter- und Oberseite während der Fertigung wird sowohl bei Porenverteilung als auch bei der Oberflächenrauigkeit deutlich. Ein Vergleich der Strebenabmessungen für die nominalen Durchmesser von 0,5 mm bis 3 mm zwischen CT and GOM zeigte keine signifikanten Differenzen.
Vier dieser Streben wurden zu einer bbc Einheitszelle zusammengefügt, welche sich wiederum zu den Gitterstrukturen ergänzen.
An einem Gitterwürfel (3x3x3 Einheitszellen) wurden In-Situ (Druck) CT bis 5kN durchgeführt. Mit einer Kraft von etwa 3kN erreichen wir den plastischen Bereich und beobachten zudem Strebenverzug.
Außerdem wurde ein Vergleich zu den CAD-Files wurde genutzt um einen möglichen Verzug während der Fertigung beurteilen zu können. Dafür wurden 4x4x4 cm³ Gitterstrukturen gebaut und evaluiert.
Mit diesen CT Messungen bestätigen wir eine signifikante Schrumpfung, die Bereits während der Fertigung berücksichtigt werden muss.
Fazit:
Nachteile der Schüttwinkel-Messmethoden:
Einschränkungen bei der Anwendbarkeit auf Füllgüter mit bestimmten Eigenschaften;
Die einzelnen Methoden liefern dann unterschiedliche Ergebnisse (statist. signifikante Abweichung der Mittelwerte);
Schlechte Wiederholbarkeit;
Bedienereinfluss spielt Rolle;
Gewährleistung des Arbeitsschutzes schwierig;
Bestimmung des Hausner-Faktors:
Keins dieser Defizite
Mögliche Abhilfemaßnahmen:
Prüfbericht und Zulassungsschein sollten zumindest die Methode angeben, die zur Messung des Schüttwinkels 𝛼 eingesetzt wurde;
Einheitliches Verfahren zur Schüttwinkelmessung (DIN-Methode)?
Umstellung des Systems auf einen alternativen Parameter zur Bestimmung der Fließeigenschaften:
Hausner-Faktor 𝐻:
Bessere Wiederholbarkeit der Ergebnisse;
Zuverlässige Anwendbarkeit auch auf Extremfälle von Schüttgütern;
Sicherere Handhabung von Gefahrgütern
Die in den von der BAM anerkannten Prüfstellen für Gefahrgutverpackungen gängigen Schüttwinkel-Messmethoden werden verglichen, anhand der Messung an fünf pulverförmigen oder körnigen Stoffen mit gefährlichen Eigenschaften. Zusätzlich wird die Untersuchung des Einflusses einer unterschiedlichen klimatischen Vorlagerung vorgenommen.