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Tuesday, September 20, 2022, Rheinsaal 10:00 AM DVS CAMPUS - Erweiterung der Prozessgrenzen der Additiven Ferigung |
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Systemtechnik und experimentelle Untersuchungen zur Herstellung von 3D-Bauteilen aus Quarzglas |
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Susanne Kasch / Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Germany Christiane Doering* / Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Deutschland Stefan Kottwitz/ Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Deutschland Thomas Schmidt/ Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Deutschland Stefan Lorenz/ Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Deutschland |
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Additive Fertigungsverfahren ermöglichen einen Paradigmenwechsel in den Bereichen Produktentwicklung und Fertigung, weg von einem traditionellen herstellungsbedingten Produktentwurf hin zu einem funktionsintegrierten individualisierbaren Design. Für die Werkstoffgruppen Kunststoff und Metall ist dies bereits so weit entwickelt, dass industrielle Anwendungen umgesetzt werden, der Markt ständig wächst und sich weiterentwickelt. Für silikatische Werkstoffe wie Glas sind additive Fertigungsverfahren jedoch noch unzureichend erforscht, die Anlagentechnik bisher nicht für die Anforderungen der Glasverarbeitung ausgelegt oder erst vereinzelt in der industriellen Einführungsphase. Die additiv gefertigten Glaskörper weisen in der Regel keine oder eine eingeschränkte optische Transparenz auf und müssen nachbearbeitet werden. In einem aktuellen Projekt soll ein additives Verfahren (Systemtechnik inkl. Fertigungsparameter) für Glaswerkstoffe so weit entwickelt werden, dass es industriell einsetzbar wird. Der vorliegende Beitrag zeigt die Ergebnisse des selektiven Laserstrahlschmelzens im Pulverbett von Quarzglaspulver, um eine Verbesserung der additiven Fertigung komplexer 3D-Quarzglasbauteile zu ermöglichen. Hierbei sollen optimale Prozessgrenzen gefunden werden, welche die Oberflächenrauheit minimieren und weiterhin die Transparenz der 3D-Bauteile gewährleisten. Zur Erzeugung der 3D-Glasproben wird ein CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 µm der Firma FEHA LaserTec verwendet. Der entwickelte Versuchsaufbau realisiert zuerst das Laserstrahlschmelzen mit defokussiertem und die anschließende Randbearbeitung mit fokussiertem Laserstrahl. Im Beitrag wird die entwickelte Systemtechnik, der Zusammenhang der verschiedenen Laser- und Prozessparameter für das Laserschmelzen und die Randbearbeitung sowie die werkstofftechnische Bewertung der Proben dargestellt. Die Auswertung der inneren Struktur der gefertigten Bauteile erfolgt unter anderem mittels CT-Röntgendurchstrahlungsanalyse XRH222 (VisiConsult X-ray Systems & Solutions) und die Untersuchung der Rauheit mit einem Profilmessgerät Surftest SJ-500P (Mitutoyo Deutschland). |