Material-Gas-Wechselwirkung in additiven Fertigungsprozessen

Metallbasierte additive Fertigungsprozesse werden in inerter Atmosphäre (Argon, Helium) durchgeführt, um einerseits eine unerwünschte Oxidation der Werkstoffe zu verhindern und andererseits Prozesssicherheit sicherzustellen. In diesem Projekt wird die inerte Schutzgasatmosphäre durch etwas reaktivere Atmosphären wie Kohlendioxid und Stickstoff ersetzt, mit dem Ziel einen Teil der Prozessgase während des Druckens aufzunehmen. Durch Hinzulegieren reaktiver Elemente, wie Titan, ist eine Reaktion der Prozessgase mit dem Werkstoff beabsichtigt um einen in-situ Nanopartikel (z.B. Ti-Oxid und -Nitrid) verstärkten Werkstoff herzustellen. Hierbei wird zum einen untersucht inwiefern die Material-Gas-Wechselwirkung die während additiven Fertigungsprozessen (PBF-LB und DED-LB) von der Werkstoffzusammensetzung, Fertigungsparametern und Schmelzbadgröße und -lebensdauer bedingt ist. Zum anderen werden die Mikrostruktur und Eigenschaften der hergestellten in-situ Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe untersucht. Somit könnte die für die Prozesssicherheit notwendige Prozessatmosphäre genutzt werden, um Werkstoffeigenschaften lokal im Bauteil während des Druckjobs beeinflussen zu können.