Ein Modell der Prozess- und Wirkzusammenhänge in der additiven Fertigung mit metallischen Werkstoffen

Abstract

Unternehmen der industriellen Produktion befinden sich in einem turbulenten Umfeld, in dem interne und externe Wandlungstreiber eine ständige Adaption fordern. Neue Technologien wie die additive Fertigung liefern wichtige Impulse für ein Unternehmen und bedingen gleichzeitig große Hürden bei der Integration in bestehende Fertigungsstrukturen. Trotz intensiver Forschungsbemühungen liegen additive Technologien mit metallischen Werkstoffen hinter ihren Erwartungen an Qualität und Reproduzierbarkeit zurück. Die grundsätzlich abweichenden peripheren Prozesse und die kurze Dauer der Existenz stellen zusätzliche Herausforderungen an die weitere Entwicklung. Vor diesem Hintergrund liegt die Zielsetzung dieser Arbeit in der Entwicklung eines rekursiven Modells zur Bestimmung der Prozess- und Wirkzusammenhänge in der additiven Fertigung mit metallischen Werkstoffen. Durch die Anpassung an das laser- und pulverbettbasierte selektive Schmelzen wird die Tiefe des Prozessverständnisses erweitert. Die systematische Vorgehensweise sieht eine Modularisierung entlang der Prozessketten vor, ausgehend vom Produktlebenszyklus bis zum Prozessursprung, um eine Untersuchung der Einflussfaktoren auf vielen Ebenen zu ermöglichen. Abschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse entlang der Prozessketten zurück projiziert, um sicherzustellen, dass die Auswirkungen der neuen Erkenntnisse nachvollzogen werden können. Zur Validierung wurde die Modularisierung für das selektive Schmelzen bis zum Prozessursprung durchgeführt, Untersuchungen mittels molekulardynamischer Simulation ausgeführt und die Ergebnisse rekursiv auf übergeordnete Prozessebenen übertragen.