@PhdThesis{duepublico_mods_00082279, author = {Schnell, Norman}, title = {Synergetisch experimentell-numerische Methodik zur ganzheitlichen Analyse des energetischen Systems Laser-Strahlschmelzen}, year = {2024}, month = {Aug}, day = {30}, keywords = {Additive Fertigung; Laser-Strahlschmelzen; Experimentell; Simulation; Thermisch; Messtechnik; Kalibrierung; Validierung; Fertigungstechnik}, abstract = {Das verbreitetste Verfahren zur additiven Herstellung von Metallbauteilen ist das pulverbettbasierte Schmelzen von Metallen mittels Laserstrahl (PBF-LB/M). Es erm{\"o}glicht den Aufbau komplexer und funktionaler Geometrien mit serientauglichen mechanisch-technologischen Eigenschaften. F{\"u}r die wissensbasierte Steigerung des technologischen Reifegrads und eine prozessgerechte Materialentwicklung ist die genaue Kenntnis der transienten Temperaturhistorie sowie deren zugrunde liegender Entstehungsmechanismen ein zentraler Schl{\"u}sselbaustein. In-situ-Messverfahren sind aufgrund der Unzug{\"a}nglichkeit durch das Pulverbett eingeschr{\"a}nkt. Durch eine h{\"a}ufig fehlende Datengrundlage basieren Simulationsmodelle oft auf simpler Kalibrierung und k{\"o}nnen nur unzureichend validiert werden. In der hier vorgestellten wissenschaftlichen Arbeit wird daher eine neue Methodik zur Analyse des inh{\"a}renten energetischen Systems pr{\"a}sentiert. Es wird ein synergetischer Ansatz aus etablierten und neuen In-situ-Messmethoden sowie Simulationsmodellen eingesetzt. Dieser wird genutzt, um den Einfluss von Prozessparametern auf die W{\"a}rmestr{\"o}me sowie die resultierende thermische Historie zu quantifizieren. Abschlie{\ss}end werden die Mehrwerte der Methodik am Beispiel diamantverst{\"a}rkter Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (DMMC) demonstriert. Die Ergebnisse zeigen, dass Prozessparameter wie der Abstand der Laserbahnen oder Vorheiztemperaturen skalenabh{\"a}ngige Effekte auf den Temperaturverlauf haben. Au{\ss}erdem wird am Anwendungsbeispiel demonstriert, wie dieses Prozessverst{\"a}ndnis in praktische Mehrwerte in Kombination mit klassisch empirischen Ans{\"a}tzen umgewandelt werden kann. Es stellt sich heraus, dass insbesondere die Vorheiztemperatur und der Spurabstand in Kombination mit einer Titanbeschichtung entscheidende Faktoren f{\"u}r eine stabile Verarbeitung von DMMC im PBF-LB/M-Prozess sind.}, doi = {10.17185/duepublico/82279}, url = {https://duepublico2.uni-due.de/receive/duepublico_mods_00082279}, url = {https://doi.org/10.17185/duepublico/82279}, file = {:https://duepublico2.uni-due.de/servlets/MCRFileNodeServlet/duepublico_derivate_00081777/Diss_Schnell.pdf:PDF}, language = {de} }