Werkstoff- und Prozessqualifizierung

Die Entwicklung neuer Werkstoffe für den Einsatz in der Additiven Produktion bedarf fundierter Erfahrung im Bereich der Prozessführung und der Werkstoffwissenschaften.

Wir am Fraunhofer IAPT unterstützen Sie bei der Qualifizierung neuer Materialien und der Entwicklung dazu gehöriger Prozessparameter auf den für Sie relevanten Anlagesystemen. Hierdurch schöpfen wir die sich Ihnen bietenden Potenziale hinsichtlich der Anwendungsmöglichkeiten und Materialeigenschaften noch stärker aus, indem wir konsequent auf Ihre individuellen Anforderungen an die Produktionsspezifikationen eingehen.

In unserem herstellerübergreifenden Maschinenpark können wir Ihre spezifischen Anforderungen an eine Qualifizierung zielgerichtet umsetzten. Dies ermöglicht uns die Legierungen auf dem von Ihnen präferierten Verfahren und Technologie zu qualifizieren, darunter z. B.:

• Laser Beam Melting
• Selektives Laser Sintern
• Electron Beam Melting
• Laser Metal Deposition
• Fused Deposition Modelling 
  
• Metal FDM
• Binder Jetting
   

Zu Beginn einer Prozessentwicklung werden angelehnt an die entsprechenden Bauteilanforderungen Zielgrößen definiert und bilden damit die Basis für die Qualifizierung. Beispielsweise lassen sich Prozessparameter mit einer hohen Aufbaurate für eine gesteigerte Produktivität oder Belichtungsparameter für gewünschte Oberflächeneigenschaften einhergehend mit optimierten mechanischen Eigenschaften entwickeln. Die mehrstufige Prozessentwicklung gliedert sich wie folgt auf:

• Definition der Kunden- und Bauteilanforderungen
• Umfassende Charakterisierung des Pulverwerkstoffs
• Prozessentwicklung auf dem additiven Fertigungssystem
• Entwicklung angepasster Supportstrukturen
• Nachweis der Werkstoffeigenschaften an physischen Bauteilen 
  
• Statische und dynamische Werkstoffprüfung
• Aufbau eines Demonstrators
  

Die für eine Qualifizierung benötigten Analysen und Tests werden in unseren speziell ausgestatteten Laboren durchgeführt. Dadurch garantieren wir eine kontinuierliche Qualifizierung und schnelle Auswertung.

Gerade für eine Qualitätssicherung und Zertifizierung ist die genaue Kenntnis über den Werkstoffzustand über jede Prozessstufe unumgänglich. Daher bieten wir neben der Prozessentwicklung auch eine umfassende Analyse des Pulverwerkstoffs an. Die Entwicklung und Definition einer geeigneten Spezifikation bildet die Grundlage für einen stabilen Fertigungsprozess sowie hochqualitativer Bauteile. Ziel ist es, den Werkstoff hinsichtlich der Anforderungen an die verschiedenen additiven Verfahren zu untersuchen. Hierzu bedienen wir uns u. a. folgender Schritte:

• Bestimmung der chemischen Zusammensetzung
• Analyse der rheologischen Eigenschaften
• Messung der Partikelgrößenverteilung und -morphologie
• Auf Wunsch können auch weitere kundenindividuelle Kenngrößen definiert werden (u. a. Partikelporosität, Absorptionsgrad, Wassergehalt)
• Definition einer Spezifikation
  

Wir übernehmen die Ausarbeitung der Arbeitsanweisung und helfen Ihnen dadurch den Prozess im Sinne einer Serienfertigung einzustellen.

In unserem Pulverworkshop vermitteln wir umfassendes Wissen zu den verschiedenen Pulverwerkstoffen. Neben der differenzierten Vorstellung der verschiedenen Pulverherstellungsprozesse wird auf die Anforderungen an die Pulverqualität für die additiven Verfahren eingegangen. Korrelierend dazu werden die wichtigsten Analyse- und Messverfahren aufgezeigt, die für eine umfassende Charakterisierung erforderlich sind. Ein besonderer Fokus gilt dem Thema Sicherheit im Umgang mit dem Gefahrstoff Pulver. Neben den grundlegenden Sicherheitsanforderungen werden zusätzliche Maßnahmen aufgezeigt, sodass ein sicherer Umgang über die gesamte Produktion gewährleistet werden kann.