Aufgabenstellung

Das Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung einer innovativen Demonstrator-Anlage mit einer Bauraumverkleinerung und der Fähigkeit zur In-situ-Legierungsbildung. Die geplante LSS-Demonstrator-Anlage verfügt über einen neuartigen Pulverauftragsmechanismus, der auch für die Verarbeitung binärer Pulvermischungen geeignet ist. Dabei wird die gewünschte Mischung der unterschiedlichen Pulverwerkstoffe erst während des Pulverschichtauftrags erstellt und im anschließenden Laserschmelz-Vorgang legiert. In diesem Zusammenhang müssen sowohl die Bedingungen zur Erreichung einer bestmöglichen Vermischung der Pulverwerkstoffe untersucht werden als auch die Verarbeitbarkeit der Pulverwerkstoffe durch In-situ-Legierungsbildung im Laserstrahlschmelzprozess auf dieser Anlage.

Vorgehensweise

Zu Beginn wird die Anlage mit integrierter Bauraumverkleinerung und neuartigem Auftragsmechanismus zur in-situ-Legierungsbildung auf Basis zweier getrennt voneinander zugeführter Pulverwerkstoffe entwickelt, konzeptioniert und aufgebaut. Parallel erfolgen Erprobungen und Qualifizierungen der Einzelmodule sowie das Ableiten von Optimierungspotentialen, welche in die Konstruktion mit einfließen. Diese Optimierungen erfolgen iterativ über die gesamte Projektlaufzeit hinweg. Abschließend werden Untersuchungen der in-situ-Legierungsbildung im LSS-Prozess durchgeführt.

Ergebnisse

Es wurde bereits das optische System ausgewählt und beschafft, bestehend aus einem Single-Mode-Faserlaser mit einer maximalen Laserstrahlleistung von 200 W und einer Strahlqualität M² = 1,05, einem X-Y-Galvanometerscanner mit Quarzspiegeln und einer Brennweite von 255 mm sowie ein geeignetes F-Theta-Objektiv zur Kompensation von Unterschieden der Fokuslage bei Strahlablenkung aus der Ruhelage. Auch die Integration des Gesamtsystems in eine gemeinsame opto-mechanische Einheit sowie dessen Charakterisierung ist zu weiten Teilen abgeschlossen.