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Organisationseinheit der BAM
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (87)
- 9 Komponentensicherheit (64)
- 8.5 Röntgenbildgebung (52)
- 5 Werkstofftechnik (48)
- 9.4 Integrität von Schweißverbindungen (33)
- 5.4 Multimateriale Fertigungsprozesse (28)
- 8.0 Abteilungsleitung und andere (19)
- 8.3 Thermografische Verfahren (19)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (19)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (19)
- 5.1 Mikrostruktur Design und Degradation (14)
- 5.2 Metallische Hochtemperaturwerkstoffe (10)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (5)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (5)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (4)
- 9.2 Versuchsanlagen und Prüftechnik (3)
- 5.0 Abteilungsleitung und andere (2)
- 5.5 Materialmodellierung (2)
- 6 Materialchemie (2)
- 6.0 Abteilungsleitung und andere (2)
- 7 Bauwerkssicherheit (2)
- 1.4 Prozessanalytik (1)
- 4 Material und Umwelt (1)
- 4.2 Material-Mikrobiom Wechselwirkungen (1)
- 7.1 Baustoffe (1)
- 7.4 Baustofftechnologie (1)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (1)
- 9.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- S Qualitätsinfrastruktur (1)
- S.2 Digitalisierung der Qualitätsinfrastruktur (1)
Avoid living dangerously: non-destructive characterization of AM parts from powder to end-of-life
(2019)
The freeform and the revolutionary design possibilities offered by additive manufacturing have skyrocketed the amount of optimization studies in the realm of engineering, and metallic additive manufactured parts are becoming a reality in industry.
Not surprisingly, this has not been paralleled by a similar enthusiastic wave in the realm of materials science, and still very little is known about AM materials properties. This has the consequence that, typically, conventional materials properties are still used in design and even in simulations.
lt is necessary to dig a lot deeper than at present, in order to understand these new materials classes, and in particular their microstructure and their intemal stresses, largely different from their cast or wrought companions.
In diesem Vortrag wird am Beispiel magnetischer Werkstoffe zur Energiewandlung gezeigt, wie röntgentomographische Untersuchungen zur Strukturaufklärung in Kompositen und Massivproben beitragen können. Die Bauteile werden zerstörungsfrei geprüft, um Risse, Poren und andere Defekte und ihren Einfluss auf die funktionellen Eigenschaften dreidimensional und rechtzeitig im Lebenszyklus des Werkstoffs zu charakterisieren. Kombiniert man Mikrotomographie mit anderen Methoden der magnetischen Werkstoffcharakterisierung, lassen sich einzigartige Aussagen über den Aufbau und die funktionellen Eigenschaften treffen.
The presentation will start with an overview of ceramic additive manufacturing (AM) technologies and will discuss the potential of AM in the field of bioceramics.
The presentation will then focus on two possible use cases of binder jetting technologies.
In the first example, standard powder-based binder jetting is used to manufacture a porous implant design for large scale bone defects. The related challenges in the process chain will be discussed, from powder synthesis to sintering and characterization of the printed part.
In the second example, the LSD-print slurry-based binder jetting technology is presented as a possibility to adapt powder-bed AM to produce dense ceramic parts. The use case will focus on an application in the field of dental ceramics, specifically for the manufacturing of patient individualized single tooth restorations (veneers, crowns) with a high throughput process chain.
Die zerstörungsfreie Prüfung von metallischen Bauteilen hergestellt mit additiver Fertigung (Additive Manufacturing - AM) gewinnt zunehmend an industrieller Bedeutung. Grund dafür ist die Feststellung von Qualität, Reproduzierbarkeit und damit auch Sicherheit für Bauteile, die mittels AM gefertigt wurden. Jedoch wird noch immer ex-situ geprüft, wobei Defekte (z.B. Poren, Risse etc.) erst nach Prozessabschluss entdeckt werden. Übersteigen Anzahl und/oder Abmessung die vorgegebenen Grenzwerte für diese Defekte, so kommt es zu Ausschuss, was angesichts sehr langer Bauprozessdauern äußerst unrentabel ist. Eine Schwierigkeit ist dabei, dass manche Defekte sich erst zeitverzögert zum eigentlichen Materialauftrag bilden, z.B. durch thermische Spannungen oder Schmelzbadaktivitäten. Dementsprechend sind reine Monitoringansätze zur Detektion ggf. nicht ausreichend.
Daher wird in dieser Arbeit ein Verfahren zur aktiven Thermografie an dem AM-Prozess Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) untersucht. Das Bauteil wird mit Hilfe des defokussierten Prozesslasers bei geringer Laserleistung zwischen den einzelnen gefertigten Lagen unabhängig vom eigentlichen Bauprozess erwärmt. Die entstehende Wärmesignatur wird ort- und zeitaufgelöst durch eine Infrarotkamera erfasst. Durch diese der Lagenfertigung nachgelagerte Prüfung werden auch zum Bauprozess zeitversetzte Defektbildungen nachweisbar.
In dieser Arbeit finden die Untersuchungen als Proof-of-Concept, losgelöst vom AM-Prozess, an einem typischen metallischen Testkörper statt. Dieser besitzt eine Nut als oberflächlichen Defekt. Die durchgeführten Messungen finden an einer eigens entwickelten L-PBF-Forschungsanlage innerhalb der Prozesskammer statt. Damit wird ein neuartiger Ansatz zur aktiven Thermografie für L-PBF erforscht, der eine größere Bandbreite an Defektarten auffindbar macht. Der Ansatz wird validiert und Genauigkeit sowie Auflösungsvermögen geprüft. Eine Anwendung am AM-Prozess wird damit direkt forciert und die dafür benötigten Zusammenhänge werden präsentiert.
An overview of the BAM funed Focus Area Materials Project "AGIL" will be presented. AGIL focussed on the stdiy of the ageing characteristics of additively manufactured austenitic stainless steel with a "powder to mechanical failure" Approach. Recent Highlights are presented and a perspective for future studies.
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.
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.
The layerwise slurry deposition (LSD) has been established in the recent years as a method for the deposition of ceramic powder layers. The LSD consists in the layer-by-layer deposition of a ceramic slurry by means of a doctor blade; each layer is sequentially deposited and dried to achieve a highly packed powder layer.
The combination of binder jetting and LSD was introduced as a novel technology named LSD-print. The LSD-print takes advantage of the speed of binder jetting to print large areas, parallel to the flexibility of the LSD, which allows the deposition of highly packed powder layers with a variety of ceramic materials.
The working principle and history of the LSD technology will be shortly discussed. A theoretical background will be also discussed, highlighting advantages and drawbacks of the LSD compared to the deposition of a dry powder.
The last part of the talk will be dedicated to highlight recent results on the LSD-print of SiSiC of geometrically complex components, in collaboration between BAM and HC Starck Ceramics GmbH. Density, microstructure and mechanical properties of LSD-printed and isostatic pressed samples will be discussed and compared.
The possibility to produce dense monolithic ceramic parts with additive manufacturing is at the moment restricted to small parts with low wall thickness. Up to now, the additive manufacturing of voluminous ceramic parts is realized by powder bed based processes which, however, generate parts with residual porosity. Via infiltration these parts can be processed to dense parts like for example SiC but this is not possible for all ceramics like for example Si3N4. There is a lack of methods for the additive manufacturing of dense voluminous parts for most ceramics.
We have developed a new additive manufacturing technology, the Laser Induced Slip casting (LIS), based on the layerwise deposition of slurries and their local drying by laser radiation. Laser Induced Slip casting generates ceramic green bodies which can be sintered to dense ceramic components like traditional formed ceramic powder compacts. We will introduce the LIS technology, green bodies and sintered parts will be shown and their microstructure and mechanical properties will be discussed.