5 Werkstofftechnik
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- 6.0 Abteilungsleitung und andere (1)
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Eingeladener Vortrag
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Powder bed -based technologies are amongst the most successful Additive Manufacturing (AM) techniques. "Selective laser sintering/melting" (SLS/SLM) and "binder jetting 3D printing" (3DP) especially are leading AM technologies for metals and polymers, thanks to their high productivity and scalability.
However, the flowability of the powder used in these processes is essential to achieve defect-free and densely packed powder layers. For standard powder bed AM technologies, this limits the use of many raw materials which are too fine or too cohesive.
This presentation will discuss the possibilities to either optimize the powder raw material to adapt it to the specific AM process, or to develop novel AM technologies which are able to process powders in a wider range of conditions.
In this context, the "layerwise slurry deposition" (LSD) has been developed as a layer deposition method which enables the use of very fine ceramic particles. Another technology, the Gas Flow Assisted Powder Deposition, can increase the stability of the powder bed and the packing density, even in extreme conditions such as in absence of gravitational forces.
In powder bed Additive Manufacturing (AM) technologies, a part is produced by depositing and piling up thin powder layers. In each layer, the cross section of the object to build is defined by locally consolidating the powder, by sintering/melting the material (powder bed fusion technologies) or by ink jetting a binder (binder jetting technologies).
These are already leading AM technologies for metals and polymers, thanks to their high productivity and scalability. The application of these techniques to most ceramics has been challenging so far, because of the challenges related to the deposition of homogeneous powder layers when using fine powders.
In this context, the "layerwise slurry deposition" (LSD) has been developed as a layer deposition method which enables the use of SLS/SLM and 3DP technologies for advanced ceramic materials. LSD consists in the layer-by-layer deposition of a ceramic slurry by means of a doctor blade. Each layer is deposited and dried to achieve a highly packed powder layer. The LSD offers high flexibility in the ceramic feedstock used, especially concerning material and particle size, and enables the production of parts with physical and mechanical properties comparable to pressed or slip-casted parts. In this presentation, the LSD technique will be introduced and several examples of application to porcelain, SiC and alumina products will be reported.
Der vorliegende Vortrag gibt einen Überblick über Probenpräparationen mit der Focused Ion Beam (FIB) für AFM-basierte Untersuchungsverfahren. Anhand zweier Beispiele wird gezeigt, wie ionenstrahlpolierte Lamellen aus Halbleiter-Schichtsystemen elektrisch leitfähig auf Substrate platziert werden, so dass in-situ und in-operando Messungen mit Scanning Microwave Microscope (SMM) bzw. Spectroscopic infrared scanning near-field optical microscope (IR-SNOM) durchgeführt werden können.
Die warmfeste austenitische Gusseisenlegierung EN-GJSA-XNiSiCr35-5-2 (häufig auch als Ni-Resist D-5S bezeichnet) wurde hinsichtlich ihres mechanischen Verhal-tens bei hoher Temperatur charakterisiert. Dazu wurden (isotherme) niederzyklische (LCF-) und (nicht-isotherme) thermomechanische Ermüdungsversuche (TMF) zwischen Raumtemperatur und 900 °C durchgeführt. Diese Ergebnisse dienten (zu-sammen mit weiteren Versuchsdaten) der Kalibrierung werkstoffmechanischer Modelle. Bei den höchsten Prüftemperaturen wurde Schädigung in Form von Kriechen beobachtet und metallographisch dokumentiert.
Overview about the surface initiated microstructure formation in glass surfaces. Samples which are exposed to a temperature treatment, can develop a crystalline microstructure above Tg at the surface. These separated crystals can be preferably oriented towards the surface of the sample. First experiments about the origin of these orientation phenomenon as well as the potentially causing mechanisms are presented and discussed within the presentation.
For the additive manufacturing of large components typically powder-based methods are used. A powder is deposited layer by layer by means of a recoater, then, the component structure is printed into each individual layer. We introduce here the new method of local laser drying, which is a suspension-based method specially developed for the manufacturing of large voluminous ceramic parts. The structure information is directly written into the freshly deposited layer of suspension by laser drying. Initially, the technology was developed for ceramic suspensions, however, first experiments with geopolymers reveal a high potential for this class of materials. Metakaolin, fly ash and lithium aluminate-based one-part geopolymers were used in first experiments. The local annealing of the geopolymer slurry results in a drying and crosslinking reaction and, thus, in a local consolidation of the material. First parts made are introduced and their properties are discussed.
Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) werden zunehmend in der Luft- und Raumfahrt, der Automobil- und Windenergieindustrie eingesetzt. Die hier entwickelten Bauteile sind oft nicht nur multiaxialen mechanischen Belastungen, sondern auch hohen klimatischen Beanspruchungen ausgesetzt. Einsatztemperaturen zwischen -60°C und 100°C bei 10-90% relativer Feuchte sind keine Seltenheit, in der Raumfahrt sind die thermischen Belastungen noch extremer. Die Auswirkungen einer Wechselwirkung extremer klimatischer Beanspruchungen mit multiaxialen mechanischen Belastungen wurden bisher kaum betrachtet. Das Ziel des Projektes ist die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens der Faser-Kunststoff-Verbunde in Abhängigkeit von multiaxialer mechanischer Belastung, Temperatur und Feuchte. Dazu werden umfangreiche experimentelle Untersuchungen an Flach- und Rohrproben sowie numerische und analytische Berechnungen durchgeführt.
Im Rahmen des Seminarvortrags wird eine mikromechanische Modellierung der thermischen Eigenspannungen innerhalb des FKV vorgestellt, welche anhand eines Finite-Elemente-Modells validiert wird. Zur Bestimmung einer Schädigungsgrenze werden verschiedene Energieansätze diskutiert, welche anschließend mit den experimentell erhaltenen Ergebnissen im Temperaturbereich zwischen -60 °C und 70 °C verglichen werden. Dabei wird gezeigt, dass mithilfe der mikromechanischen Formulierung eine temperaturunabhängige Masterschädigungslinie für quasistatisch belastete Probekörper abgeleitet werden kann. Des Weiteren können Elastizitäten und Festigkeiten in Abhängigkeit der Temperatur mit den mikromechanischen Mischungsregeln bestimmt werden. So kann der experimentelle Aufwand beim Nachweis thermomechanisch belasteter Strukturen reduziert werden. Ein ähnlicher Ansatz wird für schwingende Ermüdungsbelastung bei verschiedenen Umgebungstemperaturen diskutiert und experimentell überprüft.
Dislocations are the carriers of plastic deformation. As such, their characterization offers important information on the properties they affect. In this contribution, a new tool is presented, which is incorporated in Amira ZIB Edition and allows for three-dimensional (3D) imaging and quantification of dislocations substructures from thick regions an electron-transparent specimen. In the tool, the dislocation segments are traced on diffraction contrast images that are obtained in the transmission electron microscope (TEM). The uncertainties related to the experimental setup and to the proposed method are discussed on the base of a tilt series.
The Ni-Cr-Mo-W alloy is characterized by the excellent high-temperature corrosion resistance, good strength and ability to work in aggressive environments. To protect the surface of the substrate 13CrMo4-5 steel against aggressive environments the Inconel 686 as clad layer was used. The corrosion process was performed in oxidizing mixture of gases like O2, COx, SOx. The second part of corrosion Experiment concerned the corrosion test of the coating in reducing atmosphere of the specified gases with ashes, which contained e.g. Na, Cl, Ca, Si, C, Fe, Al.