Optimierung des Selektiven-Laser-Sinterns zur Herstellung von Feingußteilen für die Luftfahrtindustrie:
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X
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG XIII
1. EINLEITUNG 1
2. WIRTSCHAFTLICHE UND TECHNISCHE MOTIVATION 4
2.1 EINSATZ DES SELEKTIVEN-LASER-SINTEMS IM FEINGUSSPROZESS 6
2.1.1 WIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNG 6
2.1.2 ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN AN RAPID PROTOTYPING-MODELLE 7
2.1.3 VERGLEICHENDE BEWERTUNG VON RAPID PROTOTYPING-VERFAHREN 8
2.2 PROBLEME DES SLS-PROZESSES 11
2.3 LOESUNGSANSAETZE 15
2.4 AUFGABENSTELLUNG 17
TEIL I PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG DES SLS-PROZESSES
3. UEBERBLICK UEBER EINZELPROZESSE UND MATERIALIEN 19
3.1 PHYSIKALISCHE EINZELPROZESSE BEIM SLS-PROZESS 19
3.2 POLYMERPULVER IM SLS-PROZESS 21
4. ENERGIEEINKOPPLUNG DES LASERSTRAHLS IN DAS PULVERBETT 23
4.1 UEBERBLICK DIE STRAHLAUSBREITUNG IN SCHUETTUNGEN 27
4.2 BERECHNUNG DES AUSBREITUNGSVERHALTENS DER LASERSTRAHLUNG 27
4.2.1 STREUVERHALTEN EINZELNER KUGELN 28
4.2.2 STREUUNG IN EINER PULVERSCHUETTUNG 29
4.3 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 32
4.4 EXPERIMENTELLE UND THEORETISCHE ERGEBNISSE 37
4.4.1 MESSDATENAUSWERTUNG UND FEHLERABSCHAETZUNG 37
4.4.2 EINDRINGVERHALTEN DES LASERSTRAHLS 38
4.4.3 ENERGIEUMWANDLUNG IN WAERME 41
4.4.4 EINFLUSSFAKTOREN AUF DAS EINDRINGVERHALTEN DES LASERSTRAHLS 44
4.5 FAZIT 47
5. WAERMEAUSBREITUNG IM PULVERBETT 48
5.1 UEBERBLICK UEBER DIE WAERMEAUSBREITUNGMECHANISMEN IN SCHUETTUNGEN 48
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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INHALTSVERZEICHNIS
XI
5.1.1 WAERMELEITFAEHIGKEIT 50
5.1.2 WAERMESTRAHLUNG 53
5.2 MODELLIERUNG DER WAERMEAUSBREITUNG BEIM SLS-PROZESS 53
5.2.1 MODELLIERUNG EINER EFFEKTIVEN WAERMELEITUNG 53
5.2.2 BERECHNUNG DER WAERMESTRAHLUNG 59
5.2.3 DRUCKABHAENGIGKEIT DER EFFEKTIVEN WAERMEAUSBREITUNG 63
5.3 BEWERTUNG DES NEUEN MODELLS 64
5.4 FAZIT 69
6. SINTERDYNAMIK 70
6.1 UEBERBLICK UEBER SINTERPROZESSE 70
6.1.1 SINTERMECHANISMEN 70
6.1.2 SINTERMODELLE 71
6.2 EXPERIMENTELLE BESTIMMUNG DER SINTERDYNAMIK 75
6.2.1 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 75
6.2.2 VERGLEICH BESTEHENDER SINTERMODELLE MIT EXPERIMENTELLEN DATEN 82
6.3 ANPASSUNG DER SINTERTHEORIE AN DEN SLS-PROZESS 84
6.3.1 VEREINFACHENDE ANNAHMEN IN BESTEHENDEN SINTERMODELLEN 84
6.3.2 ERSTELLUNG EINES VISKOELASTISCHEN SINTERMODELLS 86
6.3.3 VERGLEICH DES VISKOELASTISCHES SINTERMODELL MIT EXPERIMENTELLEN
DATEN 92
6.4 FAZIT 96
7. POSTSINTERPROZESS 97
7.1 INHOMOGENE SCHRUMPFUNG WAEHREND DES POSTSINTERPROZESSES 97
7.2 PHYSIKALISCHE URSACHEN DER INHOMOGENEN Z-SCHRUMPFUNG 100
7.2.1 TEMPERATURVERTEILUNG IM PULVERKUCHEN 100
7.2.2 LATENTE DICHTEAENDERUNG 105
V
7.2.3 QUALITATIVE BERECHNUNG DER INHOMOGENEN Z-SCHRUMPFUNG 108
7.3 KOMPENSATION DER INHOMOGENEN Z-SCHRUMPFUNG 111
7.4 FAZIT 113
TEIL II SIMULATION DES SLS-PROZESSES
8. SIMULATION ALS WERKZEUG ZUR PROZESSOPTIMIERUNG 115
8.1 UMSETZUNG DER SIMULATION 115
8.1.1 ANFORDERUNGEN AN DIE SIMULATION 115
8.1.2 MATHEMATISCHE UMSETZUNG 116
8.2 DISKUSSION DER SIMULATIONSERGEBNISSE 119
8.3 ANWENDUNGEN DER SIMULATION ZUR PROZESSOPTIMIERUNG 124
8.3.1 OPTIMIERUNG DES DIREKTEN LASERPROZESSES 124
8.3.2 OPTIMIERUNG DES POSTSINTERPROZESSES 126
8.4 FAZIT 127
XII
INHALTSVERZEICHNIS
9. FAZIT UND AUSBLICK 128
A. ANHANG 130
AL FORMALE BESCHREIBUNG DER MIE-STREUUNG 130
A2 BERECHNUNG DER WAERMESTRAHLUNG 134
A3 VISKOELASTISCHES VERHALTEN VON POLYMEREN 136
A3.1 VISKOELASTISCHE MODELLE 136
A3.2 MESSUNG DES SPANNUNGS-RELAXATIONS-MODULS G(T) ^ 137
A3.3 BESCHREIBUNG DER VISKOELASTIZITAET DURCH EIN ZWEI-VISKOS-MODELL 139
A3.4 VERGLEICH DES ZWEI-VISKOS-MODELLS MIT EXPERIMENTELLEN DATEN 140
LITERATUR 144 |
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