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- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (1)
- 1.9 Chemische und optische Sensorik (1)
- 6 Materialchemie (1)
- 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere (1)
In additive manufacturing the powder bed based processes binder jetting and powder bed fusion are increasingly used also for the production of ceramics. Final part properties depend to a high percentage on the powder bed density. Therefore, the aim is to use the best combination of powder deposition method and powder which leads to a high packing of the particles. The influence of flowability, powder properties and deposition process on the powder bed density is discussed and the different deposition processes including slurry-based ones are reviewed.
It turns out that powder bed density reached by slurry-based layer deposition exceeds conventional powder deposition, however, layer drying and depowdering are extra steps or more time-consuming for the slurry route.
Depending on the material properties needed the most suitable process for the part has to be selected.
Laserstrahlschweißen additiv gefertigter Bauteile: Einsetzbarkeit bestehender Bewertungsvorschriften
(2021)
Bei der additiven Fertigung im Pulverbett ist die Bauteilgröße durch den Bauraum begrenzt. Das Verbindungsschweißen additiv gefertigter Teile bietet eine Möglichkeit diese Größenbegrenzung aufzuheben. Aufgrund des spezifischen Spannungs- und Gefügezustands im additiv aufgebauten Teil ist jedoch unklar, inwiefern bestehende Bewertungsvorschriften des Verbindungsschweißens auch für Schweißnähte an additiv gefertigten Bauteilen geeignet sind. Dies wird anhand des Laserstrahlschweißens additiv gefertigter Rohrverbindungen untersucht. Die Schweißnähte werden mittels visueller Prüfung, metallografischer Untersuchungen sowie Computertomografie ausgewertet. Die festgestellten Fehlerarten sind vergleichbar zu konventionellen Bauteilen. Dies ist ein Indikator dafür, dass bestehende Bewertungsvorschriften die möglichen auftretenden Defekte auch für Schweißnähte an additiven Bauteilen abbilden.
Im vorliegenden Artikel werden die Ergebnisse des Fragebogens der DGZfP zur Thematik „ZfP 4.0“ vorgestellt und diskutiert. Die Befragung zielte darauf ab, das allgemeine Verständnis der ZfP-Community zur Begrifflichkeit „ZfP 4.0“ herauszuarbeiten und daraus Bedarfe und Handlungsempfehlungen für die identifizierten Herausforderungen abzuleiten. Außerdem zeigt sich aus Sicht der Autor*innen, dass relevante Terminologien zu dem Themenkomplex Digitalisierung einer weiteren Klärung bedürfen, was im Bericht aufgegriffen wird. Im Ausblick zu den angelaufenen Arbeiten im nationalen Fachausschuss ZfP 4.0 und in den sich etablierenden internationalen Fachkreisen werden daraus abgeleitete Perspektiven für die Zukunftsgestaltung vorgestellt.
Additive manufacturing is well established for plastics and metals, and it gets more and more implemented in a variety of industrial processes. Beside these well-established material platforms, additive manufacturing processes are highly interesting for ceramics, especially regarding resource conservation and for the production of complex three-dimensional shapes and structures with specific feature sizes in the µm and mm range with high accuracy. The usage of ceramics in 3D printing is, however, just at the beginning of a technical implementation in a continuously and fast rising field of research and development. The flexible fabrication of highly complex and precise 3D structures by means of light-induced photopolymerization that are difficult to realize using traditional ceramic fabrication methods such as casting and machining is of high importance. Generally, slurry-based ceramic 3D printing technologies involve liquid or semi-liquid polymeric systems dispersed with ceramic particles as feedstock (inks or pastes), depending on the solid loading and viscosity of the system. This paper includes all types of photo-curable polymer-ceramic-mixtures (feedstock), while demonstrating our own work on 3D printed alumina toughened zirconia based ceramic slurries with light induced polymerization on the basis of two-photon absorption (TPA) for the first time. As a proven exemplary on cuboids with varying edge length and double pyramids in the µm-range we state that real 3D micro-stereolithographic fabrication of ceramic products will be generally possible in the near future by means of TPA. This technology enables the fabrication of 3D structures with high accuracy in comparison to ceramic technologies that apply single-photon excitation. In sum, our work is intended to contribute to the fundamental development of this technology for the representation of oxide-ceramic components (proof-of-principle) and helps to exploit the high potential of additive processes in the field of bio-ceramics in the medium to long-term future.
This article is an outcome of a workshop on Fatigue of Additive Manufactured Metallic Components jointly organized by the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) Berlin, Germany and the National Institute of Standards and Technology (NIST) Boulder, CO, U.S.A. The aim of the workshop was a comprehensive discussion of the specific aspects of additively manufactured (AM) components in regard to failure under cyclic loading. Undoubtedly, a better understanding and the further development of approaches for damage tolerant component design of AM parts are among the most significant challenges currently facing the use of these new technologies.
This article presents a thorough overview of the workshop discussions. It aims to provide a review of the parameters affecting the damage tolerance of AM parts with special emphasis on the process parameters intrinsic to the AM technologies, the resulting defects and residual stresses. Based on these aspects, concepts for damage tolerant component design for AM are reviewed and critically discussed.
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.