Simulation des thermischen Haushalts in der additiven Fertigung von Kunststoffen

Institut

Professur für Laserbasierte Additive Fertigung

Typ

Bachelorarbeit / Semesterarbeit / Masterarbeit /

Inhalt

experimentell / theoretisch /  

Beschreibung

Ausgangssituation

Das an der Professur für Laser-based Additive Manufacturing (lbam) untersuchte „Laser-based Powder Bed Fusion of Plastics“ (PBF‑LB/P) Verfahren erzeugt Bauteile durch das schichtweise Aufschmelzen von Kunststoff-pulver mittels Laser. Durch das Wechselspiel aus Laserbelichtung und Frischpulverauftrag entsteht eine komplexe Temperatur-Zeit Historie, die das Konsolidierungsverhalten der Bauteile beeinflusst.

Eine am lbam entwickelte Versuchsanlage erlaubt die gezielte Variation zahlreicher Prozessparameter, etwa des Laserstrahl-durchmessers, wodurch bereits eine drastische Produktivitätssteigerung erzielt werden konnte^[1]. Unklar ist jedoch noch, wie sich die Defokussierung des Lasers auf den thermischen Prozesshaushalt auswirkt.

Ziel und Inhalt der Arbeit

Im Stand der Technik wird ein 1D Finite-Differenzen-Modell (FDM) zur Beschreibung des thermischen Haushalts konventioneller PBF-LB/P-Prozesse genutzt^[2]. Dieses Modell soll nun so erweitert werden, dass auch defokussierte Laserstrahlen abgebildet werden können. Ziel ist die Entwicklung neuer Scanstrategien zur Erweiterung des Prozessfensters hinsichtlich Produktivität und Nachhaltigkeit. Abschließend erfolgt die Validierung des erweiterten Modells durch Experimente an der PBF-LB/P-Anlage. Die Arbeit gliedert sich in folgende Arbeitspakete (APs):

AP1: Literaturrecherche zur thermischen Simulation des PBF-LB/P Prozesses

AP2: Entwicklung und Modifizierung des FDM-Modells für defokussierte Laserstrahlen

AP3: Optimierung der Scanstrategie für Produktivität und Nachhaltigkeit

AP4: Planung und Durchführung von Validierungsexperimenten

AP5: Dokumentation und Aufbereitung der Arbeitsergebnisse

Voraussetzungen

• Kreativität und Eigeninitiative
• Interesse an der additiven Fertigung
• Sorgfältiges Arbeiten
• Programmierkenntnisse in Python

Möglicher Beginn

sofort

Kontakt

Benedikt Burchard
Raum: 7894.02.205
Tel.: +49 172 5217421
benedikt.burchardtum.de

Ausschreibung