Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg



Flexible additive Fertigung anwendungsangepasster metallischer Baugruppen mit Blechgrundkörper



Projektstatus: abgeschlossen

Mitarbeiter


Das Ziel des Projekts ist die Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen für die Herstellung großflächiger Bauteile aus umgeformten Blechgrundkörpern mit zusätzlichen additiv gefertigten Funktionselementen. Die neue Prozesskette kombiniert die hohe Flexibilität der additiven Fertigung in der Formgebung mit der hohen Fertigungsgeschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit der Blechumformung.
Im Rahmen des Teilprojektes B5 werden im ersten Teilschritt der Prozesskette Blechhalbzeuge umgeformt und im zweiten Teilschritt Funktionselemente additiv auf das umgeformte Grundelement aufgetragen. Hierbei ist vor allem die Interaktion beider Prozessschritte von Interesse. Im ersten Teilschritt werden Eigenspannungen erzeugt, die bei der Temperaturbelastung im zweiten Teilschritt zum Verzug führen können, was je nach Ausmaß sogar den Abbruch des Prozesses zur Folge haben kann. Im ersten Teilschritt wird über die Wechselwirkung des Blechhalbzeugs mit Werkzeug, Prozesshilfsmittel und Atmosphäre eine charakteristische Oberflächenstruktur eingestellt, die im Extremfall im zweiten Teilschritt die stoffschlüssige Anbindung verhindert.


Die beschriebene Themenstellung führt zu grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen, zum Beispiel zur Entstehung und Modellierung von Eigenspannungen oder zum Aufschmelzen und epitaktischen Erstarren dünner Schichten. Die erarbeiteten Erkenntnisse werden in geeignete Werkstoff- und Prozessmodelle überführt, um mit fortschreitender Dauer der Arbeiten in der Lage zu sein, auch numerische Experimente und Machbarkeitsstudien durchführen zu können.
In der ersten Phase des Projekts stehen Titanlegierungen im Vordergrund. In den folgenden Phasen des Sonderforschungsbereichs 814 werden zusätzlich die Möglichkeiten der Erzeugung gradierter Bauteileigenschaften erforscht. Dadurch soll eine lokale definierte Einstellung der mechanischen Bauteileigenschaften möglich werden.


Forschungsgruppen


Veröffentlichungen

    2015

    • Bhrigu, A.; Schaub, A.; Karg, M.; Schmidt, R.; Merklein, M.; Schmidt, M.:
      High Power Laser Beam Melting of Ti6Al4V on Formed Sheet Metal to achieve Hybrid structures.
      In: Helvajian, H., Piqué, A., Wegener, M.; Gu, B. (Hrsg.): Proc. of SPIE , 2015, S. 1-10

    • Karg, M.; Ahuja, B.; Schaub, A.; Schmidt, J.; Sachs, M.; Mahr, A.; Wiesenmayer, S.; Wigner, L.; Wirth, K.-E.; Peukert, W.; Merklein, M.; Schmidt, M.:
      Effect of process conditions on mechanical behavior of aluminium wrought alloy EN AW-2618 additively manufactured by Laser Beam Melting in powder bed.
      In: WLT e. V. (Hrsg.): Lasers in Manufacturing Conference, 2015, veröffentlicht

    2014

    • Schaub, A.; Juechter, V.; Singer, R. F.; Merklein, M.:
      Characterization of hybrid components consisting of SEBM additive structures and sheet metal of alloy Ti-6Al-4V.
      Key Eng. Mater. 611-612 (2014), S. 109-116

    • Schaub, A.; Ahuja, B.; Karg, M.; Schmidt, M.; Merklein, M.:
      Fabrication and Characterization of Laser Beam Melted Ti-6Al-4V Geometries on Sheet Metal.
      In: Demmer, A.; Fraunhofer IPT (Hrsg.): Proc. Fraunhofer Direct Digital Manufacturing Conference - DDMC 2014, Fraunhofer, 2014, S. 1-5

    • Merklein, M.; Suttner, S.; Schaub, A.:
      Experimental investigation of Ti-6Al-4V with a biaxial tensile test setup at elevated temperature.
      Key Eng. Mater. 622-623 (2014), S. 273-278

    • Ahuja, B.; Schaub, A.; Karg, M.; Lechner, M.; Merklein, M.; Schmidt, M.:
      Developing LBM process parameters for Ti-6Al-4V thin wall structures and determining the corresponding mechanical characteristics.
      Physics Procedia 56 (2014), S. 90-98

    • Juechter, V.; Schaub, A.; Merklein, M.; Singer, R. F.:
      Titanium metal sheet structures of various wall thicknesses with additional functional elements prepared by selective electron beam melting in a powder bed.
      In: Drstvensek, I. (Hrsg.): Proc. 5th International Conference on Additive Technologies - iCAT2014, Interesansa - zavod, 2014, S. 119-122

    • Ahuja, B.; Schaub, A.; Junker, D.; Karg, M.; Tenner, F.; Plettke, R.; Merklein, M.; Schmidt, M.:
      A round robin study for Laser Beam Melting in Metal Powder Bed: Comparing mechanical characteristics with system technology variation.
      In: (Hrsg.): Proc. 15th Annual Conference of RAPDASA 2014, 2014, akzeptiert

    2013

    • Merklein, M.; Hagenah, H.; Kaupper, M.; Schaub, A.:
      Mechanical response of Ti-6Al-4V alloy on deformation at moderate temperatures.
      Key Eng. Mater. 549 (2013), S. 311-316

    • Merklein, M.; Hagenah, H.; Kaupper, M.; Schaub, A.:
      Analysis of the deformation behavior of Ti-6Al-4V at elevated temperatures.
      Key Eng. Mater. 554-557 (2013), S. 29-32

    • Schaub, A.; Lechner, M.; Merklein, M.:
      Druckversuch bei erhöhten Temperaturen.
      In: H.J. Christ (Hrsg.): Tagungsband Werkstoffprüfung DGM, Stahleisen, 2013, S. 85-90

    • Schaub, A.; Merklein, M.; Juechter, V.; Singer, R. F.; Koerner, C.:
      Funktionsintegration durch die Kombination additiver Fertigungsprozesse mit der Blechumformung.
      In: Drummer, D. (Hrsg.): 2. Industriekolloquium des Sonderforschungsbereichs 814 - Additive Fertigung, Print Line, 2013, S. 87-101

    Letztes Update: 04.03.2014