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WEB Phasenfeldsimulation über Prozess-Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen von additiv hergestellten Metallen

Mittwoch (13.05.2020)
19:35 - 19:40 Uhr Raum 1
Bestandteil von:
Beiträge:
- Poster *web* Oberflächeninokulation von Aluminiumpulvern für die additive Fertigung von Al-7075 Legierungen 1 Pascal Vieth
- Poster *web* Zerstörungsfreie Prüfung additiv gefertigter Metallproben mittels Röntgenrückstreuung und Laminographie 1 Dr. Maryam Nazarzadehmoafi
- Poster *web* Ein Prüfkonzept zur Bewertung des Zeitstandverhaltens additiv gefertigter Bauteile 1 Timo Brune
- Poster *web* Selektives Laser Schmelzen von β-Ti-Nb-Legierungen für Knochenimplantate 1 Dr. Stefan Pilz
- Poster *web* Erzeugung von Mikrostrukturen und der Einfluss von Bearbeitungsstrategien auf die Rauheit beim Lasermikrosintern von Edelstahl 316L 1 Jens Woytkowiak
- Poster *web* Hybride Fertigung von Flachdichtungen mittels Fused Filament Fabrication 1 Daniel Laumann
- Poster *web* Nanomodifizierte Aluminiumpulver für die additive Fertigung, unterstützt durch dynamische Differenzkalorimetrie 1 Steffen Heiland
- Poster *web* Herstellung individueller Strukturen aus silikatischen Werkstoffen mittels Wire-Laser Additive Manufacturing (WLAM) 1 Fabian Fröhlich
- Poster *web* Kontrollierte Veränderung von Tropfengrößen in 3D-gedruckten, mikrofluidischen Bauteilen unter Verwendung eines integrierten Reglers 1 Niclas Weigel
- Poster *web* Mikrostereolithographie mit nicht zytotoxischen Resinen für Zellkulturoberflächen 1 Carolin Fischer
- Poster *web* Additive Fertigung belastungsangepasster Implantate 1 Dennis Milaege
- Poster *web* Eutektische Aluminium-Nickel-Legierungen für die Prozessmodellierung im pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen 1 Markus Döring
- Poster *web* Untersuchung zum Einsatz von Voxel-CAD-Systemen beim 3D-Multimaterialdruck 1 Henning Einloth
- Poster *web* Phasenfeldsimulation über Prozess-Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen von additiv hergestellten Metallen 1 Prof. Dr. Bai-Xiang Xu
- Poster *web* Synthese, Charakterisierung und Verarbeitung von neuartigen Polymermaterialien für biomimetische Implantate 1 Dr. Wolfdietrich Meyer

Session P.1: Session 1
Gehört zu:
Symposium P: Oral-Poster-Präsentation


Pulverbasierte additive Fertigungsverfahren sind eine vielversprechende Alternative für herkömmliche Herstellungtechniken von Metallbauteilen und bieten darüber hinaus einen Weg für das Design von Materialen mit gewünschter Mikrostruktur. Gegenüber dem teuren Trial-and-Error-Prinzip sind physikalische Modelle und numerische Simulationen sowohl kosten- als auch zeiteffizienter. Sie ermöglichen umfangreiche Parameterstudien, die eine große Datenbank für statistische Analysen wie maschinelles Lernen bereitstellen, um die Beziehung zwischen Prozess, Mikrostruktur und Eigenschaft zu extrahieren. Man benötigt daher ein zuverlässiges physikalisches Modell, das die Verarbeitung und die Mikrostrukturentwicklung nachvollziehen kann. In dieser Arbeit präsentieren wir ein thermodynamisch konsistentes Phasenfeldmodell und die Finite-Elemente-Simulationen der Mikrostrukturentwicklung (Poren- und Kornstruktur) bei der pulverbasierten additiven Fertigung von metallischen Werkstoffen. Vorarbeiten wurden auf Partikelebene (Yang et al, JOM 1-15, 2020; Yang et al. Npj Computational Materials 5, 1-12, 2019) und auf makroskopischer Ebene (Yi et al. Computational Mechanics 64, 917-935, 2019) durchgeführt. Das Modell umfasst gleichzeitig komplexe physikalische Grundlagen wie extreme Wärmeleitung, Schmelzen, Erstarren und Kornkoaleszenz. Die Modelle werden mit gemessenen thermodynamischen und kinetischen Daten parametrisiert. Für die Prozesssimulation überwinden wir die numerischen Herausforderungen bei der Pulverbettabscheidung, der Energieeinspeisung und Strategien zur Reduzierung der Berechnungskosten durch einen neuartigen Algorithmus in Analogie zu minimalem Farbproblem und Kornverfolgungsansatz. Simulationsergebnisse werden z.B. Edelstahl 316L und Fe-Legierungen. Wir offenbaren die Einflüsse von Prozessparametern, z.B. Die Laserleistung und die Abtastgeschwindigkeit auf den Mikrostrukturmerkmalen wie Porosität, Oberflächenmorphologie, geometrische Variation der Körner und Verdichtung. Die Simulationsergebnisse werden im Vergleich zu den in der Literatur verfügbaren experimentellen Daten diskutiert.

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Bai-Xiang Xu
Technische Universität Darmstadt
Weitere Autoren/Referenten:
  • Yangyiwei Yang
    Fachgebiet Mechanik funtionaler Materialien, Teilfachbereich Materialwissenschaften
  • Patrick Kühn
    Fachgebiet Mechanik funtionaler Materialien, Teilfachbereich Materialwissenschaften

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