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Untersuchung der Strukturauflösung beim Lasermikrosintern unter Variation der Pulverkorngröße
(2018)
In dieser Arbeit wird die Verkleinerung von Strukturen auf eine Zielgröße von 15 µm beim Mikrosintern untersucht. Es erfolgt ein Vergleich der Skalierbarkeit der Strukturen durch Verkleinerung des Fokusradius von 11,6 µm auf 7,3 µm. Untersucht wird die Prozesseignung von Edelstahlpulver 316L D80 < 5 µm im Vergleich zu D90 < 10 µm. Die Beurteiung erfolgt durch Vergleich an in bisherigen Untersuchungen festgestellten und aus theoretischen Betrachtungen erwarteten Eigenschaften und den in dieser Versuchsreihe erzielten Ergebnissen. Die 10 µm – 16 µm breiten Strukturen werden auf ihre Oberflächenbeschaffenheit und mit Metallografie der Gefügeaufbau untersucht. Mittels Varianzanalyse (ANOVA) wird der Einfluss der Bearbeitungsstrategien auf signifikante Eigenschaftsänderungen der Strukturen untersucht.
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung des Pulveraufzugs am Ringrakelsystem für das Fertigungsverfahren des Lasermikrosinterns. Zu Beginn werden drei verschiedene Metallpulver charakterisiert und bzgl. des Aufzugsverhaltens bewertet. Zu Anwendung kommen beispielsweise die Untersuchung der Kompressibilität und Fließfähigkeit. Anschließend erfolgen Untersuchungen bzgl. der Abhängigkeiten der Prozessparameter. Zu diesen zählen u.a. die Rakelgeschwindigkeit, aber auch die Oberflächenstrukturen der verwendeten Komponenten. Zum Schluss soll es mit Hilfe der Erkenntnisse möglich sein, eine Optimierung des Pulveraufzugs bzgl. der Generierung höherer Bauraten zu erreichen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung einer neuen Forschungsanlage für das Lasermikrosintern. Neben der Bestimmung räumlicher und zeitlicher Strahlparameter erfolgt eine Beurteilung der Dynamik des fortschrittlichen Galvanometerscanners. Die Erkenntnisse der Charakterisierung bilden die Grundlage für anschließende Untersuchungen zur Parameteroptimierung für die Erzeugung von Bauteilen mit hoher Dichte.
In der aktuellen Forschung werden die Eigenschaften und Anwendungen von ultrakurzgepulster Laserstrahlung im selektiven Lasersintern von keramischen Pulvern untersucht. Die hohe Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität
prädestinieren Keramiken für vielfältige technische und medizinische Anwendungen. Hohe Rissneigung durch Temperaturgradienten im Sinterprozess, sowie die hohen Schmelztemperaturen sind dabei Herausforderungen und stehen im Fokus der Technologieentwicklung. Die Nutzung einer inversen Schichterzeugungskinematik ermöglicht einen effizienten Pulverauftrag. Kerninnovation ist die Anwendung des Ultrakurzpulslasers. Mit diesem gelingt es, sowohl Zirkonoxid als auch Aluminiumoxid in verschiedenen stofflichen Konfigurationen zu sintern, wobei stabile und teilweise glasierte Oberflächen sowie stapelbare Sinterschichten erfolgreich erzeugt werden.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der schichtdickenabhängigen relativen Bauteildichte im Lasermikrosintern. Dazu werden der aktuelle Forschungsstand und Verfahren zur Bestimmung der Dichte aufgezeigt. In den praktischen Untersuchungen erfolgt die Ermittlung und Überprüfung geeigneter Prozessparameter, wobei hier, neben der Schichtdicke, vor allem die Volumenenergiedichte und die Pulswiederholfrequenz im Fokus stehen. Intensiver diskutiert wird dabei die Entstehung von Baufehlern und Poren.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Erprobung von Prüfkörpern zur Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit für das generative Schichtbauverfahren selektives Lasersintern. Hauptziel ist es, neue Prüfkörper zu entwickeln, diese zu fertigen, die Fertigungsgenauigkeit der vorhanden Lasersinteranlage zu erfassen und mögliche Verbesserungen durch Veränderungen der Einstellungen zu erzielen.
Untersucht wird dieMöglichkeit, künstliches und aus echten Zähnen hergestelltes Hydroxylapatit mit einem gepulsten Laser der Wellenlänge 355 nm zu sintern. Einsatzgebiet könnte die Fertigung maßgerechter Zahn- und Knochenprothesen sein, deren Eigenschaften nahe an die der natürlichen Knochen oder Zähne heran kommen. Nach Vorstellung der verfahrens- und werkstoffseitigen Grundlagen sowie der verwendeten Geräte und Materialien wird zunächst die Herstellung von Zahnpulver aus echtem Zahnmaterial untersucht. Themenschwerpunkte dabei sind die Herstellung einer geeigneten Menge an hinreichend feinem Material, sowie die Aufbereitung für den Sinterprozess. Im Anschluss folgen die Sinterversuche mit künstlichem Hydroxylapatit und echtem Zahnmaterial. Aus den Versuchen werden Rückschlüsse auf die Sinterfähigkeit von Hydrxylapatit abgeleitet