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2023 | Buch

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Lokale Verformungsevolution von im Elektronenstrahlschmelzverfahren hergestellten IN718-Gitterstrukturen

verfasst von: Daniel Klemm

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Werkstofftechnische Berichte │ Reports of Materials Science and Engineering

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Steigende Anforderungen an die funktionalen und mechanischen Eigenschaften von Bauteilen und Komponenten stellen die Industrie vor vielfältige Herausforderungen. Die additive Fertigung bietet durch ihren schichtweisen Aufbau und die damit verbundene Herstellung von komplexen Gitterstrukturen mit einzigartigen Eigenschaften ein großes Potential. Die Erkenntnisse dieser Arbeit sollen dazu beitragen, dass additiv gefertigte Gitterstrukturen langfristig als Designelement in industriellen Applikationen implementiert werden können, wodurch Ressourcen geschont und Kosten gesenkt werden können.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Motivation und Zielsetzung

Zusammenfassung

Stetig wachsende Anforderungen an Bauteile und Konstruktionen, steigende Rohstoffpreise und der Drang nach einer nachhaltigen Zukunft stellen Ingenieur*innen auf der ganzen Welt vor neue Herausforderungen. Konventionelle subtraktive Fertigungsverfahren sind aufgrund von maschinellen Restriktionen limitiert, sodass neue Fertigungsverfahren für wichtige Industriezweige wie die Medizintechnik, Chemie-, Automobil-, sowie Luft- und Raumfahrtindustrie qualifiziert werden müssen. In diesem Zusammenhang bietet die additive Fertigung (engl. Additive Manufacturing, AM) aufgrund des schichtweisen Aufbaus ein großes Potential, höchst komplexe Bauteile endkonturnah und mit vielfältigen Designfreiheiten zu fertigen.

Daniel Klemm

Kapitel 2. Stand der Technik

Zusammenfassung

Die wachsende Nachfrage nach Nachhaltigkeit und damit einhergehend die effiziente Verwendung von Materialien sowie die Verringerung der eingebrachten Energie während des Herstellungsprozesses sind zentrale Herausforderungen in der Industrie. Konventionelle subtraktive Fertigungsverfahren stoßen zunehmend an ihre Grenzen, da die Komplexität der Bauteile stetig wächst, um den Anforderungen an eine bessere Leistungsfähigkeit gerecht zu werden. Die Nachfrage nach neuen Fertigungsverfahren zur Erfüllung dieser Anforderungen steigt. Die additive Fertigung stellt hierbei eine Schlüsseltechnologie dar und wird heute bereits für die Herstellung von Bauteilen in wichtigen Industriezweigen eingesetzt. Da es sich um eine relativ neue Fertigungstechnologie handelt, sind aktuell noch wenige Normen vorhanden. Die in dieser Arbeit verwendeten Begrifflichkeiten orientieren sich an der DIN EN ISO / ASTM 52900.

Daniel Klemm

Kapitel 3. Nickelbasis Legierung Inconel® 718

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die Grundlagen der Erstarrung für Metalle mit typischer Dendritenmorphologie beschrieben. Anschließend wird das Legierungskonzept für die Ni-Basis Legierung Inconel® 718 vorgestellt. Hierbei sollen die Einflüsse verschiedener Legierungselemente auf die mikrostrukturelle Ausprägung und die mechanischen Eigenschaften dargestellt werden. Zuletzt werden die Ergebnisse bisheriger Untersuchungen für das PBF-EB/M-gefertigte IN718-Vollmaterial gelistet. Neben der mikrostrukturellen Ausprägung und der Defektausbildung stehen besonders die quasistatischen und zyklischen Eigenschaften sowie die Detektion von dominierenden Einflussgrößen in diesen Lastregimes im Fokus.

Daniel Klemm

Kapitel 4. Experimentelle Verfahren und Methodenentwicklung

Zusammenfassung

Im Rahmen des Kapitels werden die experimentellen Verfahren und die durchgeführte Methodenentwicklung beschrieben. Zu Beginn wird das verwendete Materialpulver analysiert sowie die zugrundeliegenden Prozessparameter gelistet. Die zur Untersuchung der mechanischen Eigenschaften eingesetzten Proben werden nachfolgend dargestellt.

Daniel Klemm

Kapitel 5. Ergebnisse und Diskussion

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die generierten Ergebnisse beschrieben und diskutiert. Die einzelnen Kapitel sind so aufgebaut, dass zuerst die Ergebnisse für das Vollmaterial im polierten und as-built Zustand und anschließend die Ergebnisse für die Gitterstrukturen beschrieben werden. Somit keine leichtere Einordnung der Ergebnisse erfolgen.

Daniel Klemm

Kapitel 6. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung

Im Rahmen dieser Arbeit wurden vielfältige Untersuchungen durchgeführt sowie neuartige Mess- und Prüfmethoden angewandt und weiterentwickelt, um die mechanischen Eigenschaften PBF-EB/M-gefertigter IN718-Gitterstrukturen vom Typ F₂CC_Z zu charakterisieren. Schrittweise wurden geeignete Probendesigns entwickelt und Messverfahren zur Detektion der auftretenden Verformungs- und Schädigungsvorgänge qualifiziert. Zur Einordnung der experimentellen Ergebnisse wurde in einem primären Schritt das PBF-EB/M-gefertigte IN718-Grundmaterial (groß- und kleinvolumig) charakterisiert.

Daniel Klemm

Backmatter

Titel: Lokale Verformungsevolution von im Elektronenstrahlschmelzverfahren hergestellten IN718-Gitterstrukturen
verfasst von: Daniel Klemm
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-42688-0
Print ISBN: 978-3-658-42687-3
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-42688-0

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