Projektdaten

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Entwicklung einer Strategie zur Steuerung der Bauteileigenschaften bei der lichtbogenbasierten additiven Fertigung hochlegierter Stähle durch aktive Gaskühlung

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Die lichtbogenbasierte additive Fertigung (WAAM) hat bei der Herstellung von großvolumigen Bauteilen In den letzten zehn Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Als wesentliche Vorteile gegenüber anderen additiven Fertigungsverfahren sind vor allem die hohen Auftragsraten sowie die signifikant kostengünstigere und gleichzeitig robuste Anlagentechnik zu nennen. Wesentliche Anforderungen an WAAM-Prozesse sind die Gewährleistung homogener und geometrieunabhängiger mechanisch-technologischer Eigenschaften der Bauteile sowie die Minimierung der Prozesszeit, wobei beide genannten Anforderungen stark vom Energieeintrag des Verfahrens und der Abkühlrate des Bauteils bestimmt und durch den Einsatz einer aktiven Bauteilkühlung positiv gesteuert werden können. Bisher liegen jedoch weder systematische Untersuchungen zum Einfluss einer aktiven Kühlung auf die Bauteileigenschaften vor noch sind für KMU Hinweise zur konstruktiven Gestaltung von zielführend anzuwendenden Brennersystemen verfügbar. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen unterschiedliche Strategien zur aktive Gaskühlung erarbeitet und systematisch untersucht werden. Dabei sollen sowohl unterschiedliche Kühlmedien als auch konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten von Gasdosen betrachtet und deren Prozessbeeinflussung bilanziert werden. Durch eine simulationsgestützte strömungstec:hnische Optimierung der Gasdüsen soll eine negative Prozessbeeinflussung ausgeschlossen sowie geeignete Prozessparameter ausgewahlt werden. Das Vorhaben liefert fundierte wissenschaftliche und anwendungsbezogene Erkenntnisse wie Gasdosen zur effizienten Gaskühlung konstruktiv gestaltet werden können und welche Vorteile hinsichtlich der Produktivität und der erreichbaren mechanisch-technologischen Eigenschaften zu erwarten sind.