TU Ilmenau Humbold Bau

Projektdaten



Entwicklung einer lichtbogenbasierten, additiven Herstellung von endkonturnahen Ti6AI4V-Bauteilen mittels Draht unter kontrollierter Wärmezu- und -abfuhr


Hochschule
TU Ilmenau
Fakultät/Einrichtung
Thüringer Zentrum für Maschinenbau (ThZM)
Förderkategorie
Bund
Zeitraum
2019 - 2021
Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Bewilligungssumme, Auftragssumme
229.510,00 €

Abstract:

Der Schwerpunkt des Vorhabens besteht in der drahtbasierten, additiven Fertigung von endkonturnahen Ti 6AI 4V Bauteilen mittels Metall- Schutzgas-Schweißen. Hierbei soll eine Anpassung der metallurgischen und technisch-mechanischen Eigenschaften über die gezielte Temperaturführung während und nach dem Aufbauprozess umgesetzt werden. Insbesondere für die Herstellung von großvolumigen Bauteilen im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik oder des Sondermaschinenbaus wird dabei die ressourceneffiziente Herstellung von Bauteilen mit geringem Spanvolumen ermöglicht. Die Herausforderung beim lagenweisen Aufbauprozess mittels Lichtbogenverfahren besteht im periodischen Energieeintrag auf bereits erstarrte Schweißlagen. Mit zunehmender Lagenanzahl wird somit in Abhängigkeit von Werkstoff, Bauteilgeometrie und Prozessparametern ein Wärmestau in der Struktur erzeugt. Dies resultiert in der Änderung der Nahtgeometrie und der Gefügemerkmale Insbesondere während der schweißtechnischen Verarbeitung von Ti64 besteht auch das Risiko der Sauerstoffaufnahme bzw. Oxidation und Aufhärtung der Randschicht. Somit werden mechanische Eigenschaften wie beispielsweise Festigkeit oder Duktilität negativ beeinflusst. Dem verfolgten Ansatz liegt zugrunde, dass eine werkstoff- und strukturangepasste Temperaturführung, auch durch eine zusätzliche Gaskühlung, zu einer Reduzierung der Lagentemperaturen führt. Darüber wird die Beeinflussung der Aufbaurate, des Bauteilverzugs und der metallurgischen Eigenschaften ermöglicht. Gleichwohl soll eine Strategie zur notwendigen Schutzgasabdeckung in Abhängigkeit der Bauteilgeometrie erarbeitet untersucht wer-den. Die Ergebnisse des Vorhabens ermöglichen deutschen kmU die wirtschaftliche Umsetzung der lichtbogenbasierten, additiven Fertigung von Ti6 4 mit hoher Produktivität. Somit können kmU einen technologischen Vorsprung erzielen und ihre Wettbewerbsfähigkeit ausbauen.
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