Abstract No.:
4319

 Scheduled at:
Tuesday, September 15, 2015, Saal Istanbul 4:30 PM
Additive Fertigung - Blick voraus / Erweiterung der Prozessgrenzen / Kombinationen


 Title:
Laser-Pulver-Auftragschweißen zum additiven Aufbau komplexer Formen

 Authors:
Torsten Petrat* / BAM - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Abteilung 9.3 - Schweißtechnische Fertigungsverfahren, BRD
Benjamin Graf / Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik, Deutschland
Andrey Gumenyuk/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland
Michael Rethmeier/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland

 Abstract:
Das Laser-Pulver-Auftragschweißen als additives Fertigungsverfahren ermöglicht einen endformnahen Aufbau von Bauteilen. Dies reduziert den Nachbearbeitungsaufwand, welcher von entscheidender Bedeutung bei der Anwendung schwierig zu bearbeitender Materialien ist. Ein Zielkonflikt besteht dabei zwischen der Forderung nach einer hohen Aufbaurate und einer hohen Endformnähe. Um eine hohe Aufbaurate zu erreichen, sind Schweißraupen mit großer Querschnittsfläche sinnvoll. Für eine hohe Endformnähe sind kleine Querschnittsflächen vorteilhaft. In dieser Veröffentlichung wird das Laser-Pulver-Auftragschweißen eingesetzt, um komplexe Formen additiv aufzubauen. Am Beispiel des Tannenbaumprofiles einer Turbinenschaufel werden unterschiedliche Einflussfaktoren dargestellt. Dazu gehören die Raupengeometrie, die Überlappung einzelner Raupen, die Verwendung unterschiedlicher Aufbaustrategien und die Teilung des Gesamtkörpers in Teilkörper. Der Zielkonflikt zwischen Aufbaurate und Endformnähe wird durch die Herstellung von Probekörpern mit unterschiedlichen Steigungswinkeln an den Seitenflächen verdeutlicht. Je flacher dieser Winkel ist, desto stärker weicht die entstehende Bauteilform von der Vorgabe ab. Die Ergebnisse zeigen eine verbesserte Endformnähe in Bereichen flacher Steigung beim Einsatz kleiner Schweißraupen mit einer Querschnittsfläche von 0,3 mm² gegenüber großer Schweißraupen mit einer Querschnittsfläche von 2,4 mm². Die Schweißparameter der großen Raupen erlauben jedoch im Vergleich zu den kleinen Raupen eine 5-fach höhere Aufbaurate. Eine symmetrische Steigung der Seitenflächen kann durch Anpassung der Überlappung einzelner Schweißraupen erzeugt werden. Bei einer Raupenüberlappung im Bereich von 45 % bis 55 % ist keine negative Beeinflussung des Schweißvorganges erkennbar. Werden dagegen kleine und große Raupengeometrien innerhalb einer Lage verwendet, treten Anbindungsfehler im Bereich der Überlappung auf. Diese Fehler sind auf einen zu starken Höhenunterschied zurückzuführen. Strategien zur Behebung dieses Fehlers durch Anpassung der Schweißreihenfolge werden in dieser Veröffentlichung aufgezeigt. Diese Erfahrungen werden genutzt, um einen Gesamtkörper aus Teilkörpern unterschiedlicher Raupengeometrien zu fertigen. Dadurch wird eine Kombination aus hoher Endformnähe und hoher Aufbaurate erreicht. Diese Veröffentlichung ist von Interesse für Ingenieure im Bereich Laser-Pulver-Auftragschweißen, welche sich mit der endformnahen Produktion und Bauteilmodifikation beschäftigen.

<= go back