Reduzierung von Eigenspannungen und Verzug in der laseradditiven Fertigung:
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| Veröffentlicht: |
Göttingen
Cuvillier
2013
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Schriftenreihe Lasertechnik
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS I
NOMENKLATUR UND ABKUERZUNGSVERZEICHNIS IV
1 EINLEITUNG - 1
2 THERMISCH-INDUZIERTE EIGENSPANNUNGEN 5
2.1 DEFINITION UND EINTEILUNG 5
2.2 ENTSTEHUNG UND EIGENSCHAFTEN THERMISCH-INDUZIERTER EIGENSPANNUNGEN 6
2.3 EIGENSPANNUNGSBEDINGTER VERZUG 6
2.4 EIGENSPANNUNGEN BEIM SCHWEISSPROZESS 7
2.4.1 EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE EIGENSPANNUNGEN 7
2.4.2 STRATEGIEN ZUR VERMEIDUNG VON EIGENSPANNUNGEN BEIM SCHWEISSEN 7
2.5 MESSTECHNISCHE VERFAHREN ZUR QUALIFIZIERUNG UND QUANTIFIZIERUNG 9
3 LASERADDITIVE FERTIGUNG 13
3.1 DEFINITION UND ABGRENZUNG 13
3.2 TECHNOLOGIEPRINZIP 13
3.3 ANLAGENTECHNIK 14
3.4 PROZESS 16
3.4.1 WIRKPRINZIP 16
3.4.2 EINFLUSSGROESSEN 17
3.5 PROZESSKETTE 21
3.6 QUAL
ITATSRELEVANTE ERGEBNISGROESSEN 22
3.7 INDUSTRIELLE ANWENDUNG 23
4 THERMISCH-INDUZIERTE EIGENSPANNUNGEN IN DER LASERADDITIVEN FERTIGUNG
25
4.1 RELEVANZ DER EIGENSPANNUNGEN FUER DEN LASERADDITIVEN
FERTIGUNGSPROZESS 23
4.2 SPANNUNGSINDUZIERENDE MECHANISMEN 26
4.2.1 TEMPERATUR-GRADIENTEN-MECHANISMUS 26
4.2.2 ABKUEHLUNGSBEDINGTES SCHRUMPFEN 26
4.2.3 MECHANISMUS DER EIGENSPANNUNGSBILDUNG IM PROZESS 27
4.3 ANSATZ ZUR ANALYTISCHEN BESCHREIBUNG 29
4.4 ANSAETZE ZUR NUMERISCHEN BESCHREIBUNG 31
4.5 STRATEGIEN ZUR REDUKTION VON EIGENSPANNUNGEN 35
4.5.1 PROZESSPARAMETER 35
4.5.2 BELICHTUNGSSTRATEGIE 36
4.5.3 MEHRFACHBELICHTUNG 38
4.5.4 EXTERNE ENERGIEZUFUEHRUNG ZUR VERRINGERUNG DES TEMPERATURGRADIENTEN
39
4.5.5 VERZUGSKOMPENSATION 39
4.5.6 THERMISCHE RELAXATION 40
4.5.7 ZUSAMMENFASSUNG 40
5 METHODIK ZUR IDENTIFIKATION VON EINFLUSSFAKTOREN 43
5.1 METHODISCHER ANSATZ 43
5.2 IDENTIFIKATION POTENTIELLER EINFLUSSFAKTOREN 44
5.3 VERSUCHSRANDBEDINGUNGEN 50
5.3.1 VERSUCHSANLAGE 50
I
HTTP://D-NB.INFO/1041594364
INHALTSVERZEICHNIS
5.3.2 VERSUCHSWERKSTOFF TI-6AI-4V 51
5.3.3 LASERADDITIVE VERARBEITUNG DES VERSUCHSWERKSTOFFS 51
6 MODELLENTWICKLUNG 55
6.1 NUMERISCHES MODELL 55
6.1.1 SYSTEMBESCHREIBUNG 56
6.1.2 PARAMETRISCHE GEOMETRIE UND VERNETZUNG 56
6.1.3 OPTISCHE ENERGIEEINBRINGUNG 58
6.1.4 THERMISCHES MODELL 59
6.1.5 ELASTO-PLASTISCHES STRUKTURMODELL 61
6.1.6 MATERIALMODELL 62
6.1.7 NUMERISCHE BERECHNUNG DER REFERENZPARAMETER 68
6.2 EMPIRISCHES MODELL 70
6.2.1 MESSMETHODIK 71
6.2.2 QUANTIFIZIERUNG 72
6.2.3 VALIDIERUNG 75
6.2.4 REFERENZDEFINITION 77
6.3 VIRTUELLE PROZESSAUSLEGUNG 77
6.3.1 RANDBEDINGUNGEN 77
6.3.2 ENTWICKLUNG ZUR VIRTUELLEN PROZESSAUSLEGUNG 78
6.4 DEFINITION DER PROZESSGRENZEN 79
7 ANALYSE DER EINFLUSSFAKTOREN 87
7.1 VERSUCHSPLANUNG DER EINZEL VERSUCHE 87
7.1.1 VERSUCHSPLANUNG VEKTORBASIERTE FAKTOREN 88
7.1.2 VERSUCHSPLANUNG FLAECHENBASIERTE FAKTOREN 88
7.1.3 VERSUCHSPLANUNG VOLUMENBASIERTE FAKTOREN 91
7.2 NUMERISCHE EINZELVERSUCHE 91
7.2.1 METHODIK DER ANALYSE 91
7.2.2 VEKTORBASIERTE FAKTOREN 92
7.2.3 VOLUMENBASIERTE FAKTOREN 94
7.3 EMPIRISCHE EINZEL
VERSUCHE 95
7.3.1 VEKTORBASIERTE FAKTOREN 95
7.3.2 FLACHENBASIERTE FAKTOREN 95
7.3.3 VOLUMENBASIERTE FAKTOREN 98
7.3.4 DISKUSSION 99
7.4 ANALYSE DER WECHSELWIRKUNGEN 101
7.4.1 FAKTORIELLE VERSUCHSPLANUNG 101
7.4.2 ERGEBNISSE DER FAKTORIELLEN VERSUCHSREIHE 102
7.5 BEWERTUNG DER ERGEBNISSE 104
8 VALIDIERUNG IN DER INDUSTRIELLEN PROZESSKETTE 107
8.1 RANDBEDINGUNGEN 107
8.2 VIRTUELLE PROZESSAUSLEGUNG FUER DIE INDUSTRIELLE FERTIGUNG 108
8.3 INDUSTRIELLE ANWENDUNGSBEISPIELE 109
8.3.1 DENTALE RESTAURATION 110
8.3.2 OSSEOINDUKTIVE HUEFTENDOPROTHESE 111
8.3.3 BIONISCH-OPTIMIERTE LEICHTBAUKOMPONENTE FUER DIE LUFTFAHRT 112
8.3.4 BEWERTUNG 114
II
INHALTSVERZEICHNIS
9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 117
LITERATURVERZEICHNIS 121
A ANHANG 131
A.L ZUSAMMENFASSUNG WERKSTOFFKENNWERTE TI-6A1-4V 131
A.2 OPTISCHE KONSTANTEN 132
A.3 RECHNERKONFIGURATION ZUR NUMERISCHEN LOESUNG 133
III |
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