Navigation

Elektronenstrahlbasierte Additive Fertigung

English Deutsch

Elektronenstrahlbasierte Additive Fertigung

Das selektive Elektronenstrahlschmelzens (SEBM) gehört zu den additiven Fertigungsverfahren. Es erlaubt die endkonturnahe Herstellung nahezu beliebiger Bauteilgeometrien aus Metallen (z.B. Titanlegierungen, Nickel-Basis-Legierungen, Titanaluminide, Kobalt-Chrom oder Kupfer, Abb. 1). Dazu wird basierend auf CAD-Daten mit Hilfe eines Elektronenstrahls Metallpulver selektiv Schicht für Schicht aufgeschmolzen, um vollständig dichte metallische Komponenten zu generieren (Abb. 2). Die Arbeit im Vakuum garantiert hierbei eine hohe Reinheit und Qualität. Dadurch ist auch die Verarbeitung von Werkstoffen mit hoher Affinität zu Gasen, die konventionell nur schwierig verarbeitbar sind, möglich. Die erzielbaren Materialeigenschaften reichen dabei typischerweise an die geschmiedeter Bauteile heran.

 
Abb. 1: Beispiel für einen komplexen Wärmetauscher aus Reinkupfer,
hergestellt mit dem SEBM-Verfahren.
Fig. 2: Selektives Elektronen-
strahlschmelzen aus
dem Metallpulverbett.

Die Arbeitsgruppe Elektronenstrahlbasierte Additive Fertigung beschäftigt sich mit der Korrelation von Prozessführung, Mikrostruktur und resultierenden Materialeigenschaften. Es werden geeignete Prozessstrategien entwickelt, um das Potenzial jedes Werkstoffes voll ausschöpfen zu können. Eine Prozessbeobachtung mittels Hochgeschwindigkeitskamera, Thermokamera oder Pyrometer sowie numerische Simulationen unterstützen die Gewinnung eines umfassenden Prozessverständnisses (Abb. 3).

Derzeit stehen zwei kommerzielle SEBM Anlagen der Firma Arcam AB zu Verfügung, die für die Herstellung von Bauteilen und Komponenten genutzt werden, die sowohl kompakte Bereiche als auch zellulare Strukturen enthalten (Abb. 4).

Abb. 3: Simulation des Aufbaus eines T-Stücks mittels SEBM

Abb. 4: Simulation des Deformationsverhaltens auxetischer Materialien.

Anwendungen liegen im Bereich der Medizintechnik, der Energietechnik oder der Fahrzeugtechnik. Zudem werden neue Anwendungen in der chemischen Reaktionstechnik im Rahmen unseres Anwenderzentrums VerTec erforscht.