Scanstrategien zur verbesserten Prozessführung beim Elektronenstrahlschmelzen (EBM):
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2014
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 ALLGEMEINES 1
1.2 MOTIVATION DER ARBEIT 4
1.2.1 DAS GENERATIVE VERFAHRENSPRINZIP 4
1.2.2 ENTWICKLUNG, ABGRENZUNG UND KOMMERZIELLER EINSATZ
GENERATIVER FERTIGUNGS VERFAHREN 5
1.2.3 POTENZIALE GENERATIVER FERTIGUNGS VERFAHREN 7
1.2.4 METALLISCHE WERKSTOFFE IN DER GENERATIVEN FERTIGUNG 8
1.2.5 EINFLUSS VON SCANSTRATEGIEN AUF DIE GENERATIVE FERTIGUNG 9
1.3 ZUSAMMENFASSUNG 11
1.4 ZIELSETZUNG UND STRUKTUR DER ARBEIT 13
1.4.1 ALLGEMEINES 13
1.4.2 ZIELSETZUNG 13
1.4.3 VORGEHENSWEISE UND STRUKTUR DER ARBEIT 14
2 STAND DER FORSCHUNG UND TECHNIK 17
2.1 ALLGEMEINES 17
2.2 DEFINITIONEN 17
2.2.1 ALLGEMEINES 17
2.2.2 SCANSTRATEGIE 18
2.2.3 UEBERSICHT DER PARAMETER EINER SCANSTRATEGIE 20
2.3 BINDUNGSMECHANISMEN BEIM SELEKTIVEN VERFESTIGEN 21
2.4 AUFBAU UND FUNKTION VON ANLAGEN FUER DIE GENERATIVE FERTIGUNG 24
2.4.1 AUFBAU UND FUNKTION 24
I
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INHALTSVERZEICHNIS
2.4.2 ENERGIEQUELLEN FUER DAS SELEKTIVE AUFSCHMELZEN 25
2.4.3 SYSTEME ZUR ENERGIEFUEHRUNG 26
2.5 ANALYSE VON SCANSTRATEGIEN 27
2.5.1 AUSGANGSSITUATION 27
2.5.2 BEWERTETE SCANSTRATEGIEN 28
2.5.2.1 ANALYSE VERSCHIEDENER SCANMUSTER 28
2.5.2.2 EINFLUSS VON PROZESSPARAMETERN AUF DIE
STRAHLBASIERTE GENERATIVE FERTIGUNG 34
2.5.3 ZUSAMMENFASSUNG 36
2.6 DER ELEKTRONENSTRAHL 38
2.6.1 ALLGEMEINES 38
2.6.2 FUNKTIONSPRINZIP DER STRAHLERZEUGUNG UND -FORMUNG 39
2.6.3 PROZESSE IN METALLISCHEN WERKSTOFFEN 41
2.6.4 PARAMETER FUER DAS ELEKTRONENSTRAHLSCHMELZEN 43
2.6.5 POTENZIALE DES ELEKTRONENSTRAHLS IN BEZUG AUF DAS EBM 44
2.7 DAS ELEKTRONENSTRAHLSCHMELZEN (EBM) 46
2.7.1 ALLGEMEINES 46
2.7.2 PHYSIKALISCHE EFFEKTE 46
2.7.3 PROZESSSCHRITTE BEIM ELEKTRONENSTRAHLSCHMELZEN (EBM) 48
2.7.4 DER ELEKTRONENSTRAHL IN DER GENERATIVEN FERTIGUNG 49
2.8 ZUSAMMENFASSUNG UND SCHLUSSFOLGERUNGEN FUER DAS EBM 51
3 BESCHREIBUNGSMETHODIK FUER SCANSTRATEGIEN 53
3.1 ALLGEMEINES 53
3.2 ENTWICKLUNG EINER METHODE ZUR BESCHREIBUNG VON SCANSTRATEGIEN 54
3.2.1 ALLGEMEINES 54
II
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.2 ANFORDERUNGEN AN EINE METHODE ZUR BESCHREIBUNG VON
SCANSTRATEGIEN 56
3.2.3 ELEMENTE ZUR BESCHREIBUNG VON SCANSTRATEGIEN 59
3.2.3.1 INFORMATIONSEBENEN FUER DIE BESCHREIBUNG VON
SCANSTRATEGIEN 59
3.2.3.2 BESCHREIBUNG VON SCANSTRATEGIEELEMENTEN 59
3.2.3.3 VERKNUEPFUNG DER ELEMENTE 60
3.2.4 UMSETZUNG IM RAHMEN DES ELEKTRONENSTRAHLSCHMELZENS 61
3.2.5 EXEMPLARISCHE UMSETZUNG 65
3.2.6 DARSTELLUNG DES POTENZIELLEN LOESUNGSRAUMES 67
3.2.7 VORGEHENSWEISEN ZUR EINSCHRAENKUNG DES LOESUNGSRAUMS 68
3.2.7.1 ALLGEMEINES 68
3.2.7.2 SCHRANKEN ZUR LOESUNGSRAUMEINSCHRAENKUNG 69
3.2.7.3 SCHRITTE ZUR BEWERTUNG VON SCANSTRATEGIEN 70
3.3 VERWENDETE ELEKTRONENSTRAHL-UNIVERSALKAMMERANLAGE UND DEREN
MODIFIKATION 73
3.3.1 INSTALLIERTE ANLAGENTECHNIK 73
3.3.2 MODIFIKATIONEN AN DER ANLAGENTECHNIK 75
3.3.2.1 ALLGEMEINES 75
3.3.2.2 ANFORDERUNGEN 76
3.3.2.3 ANLAGENERWEITERUNGEN 78
3.3.2.4 INTEGRATION EINES AUFTRAGSMECHANISMUS IN DIE
BEARBEITUNGSKAMMER 80
3.3.2.5 ANLAGENSTEUERUNG 81
3.3.3 RESULTIERENDER MODULARER AUFBAU 86
3.4 AUTOMATISIERTE ERZEUGUNG VON SCANSTRATEGIEN 87
III
INHALTSVERZEICHNIS
3.4.1 ALLGEMEINES 87
3.4.2 ANFORDERUNGEN UND RANDBEDINGUNGEN 88
3.4.3 SOFTWARETOOL 91
3.4.3.1 ALLGEMEINES 91
3.4.3.2 STRUKTUR UND AUFBAU DES SOFTWARETOOLS 91
3.4.3.3 BENUTZEROBERFLAECHE 93
3.4.3.4 AUFBAU DER DATEI FUER DIE STRAHLABLENKUNG 96
3.4.4 UMSETZUNG IM RAHMEN DES ELEKTRONENSTRAHLSCHMELZENS 97
3.4.5 EINBINDUNG IN DEN FERTIGUNGSABLAUF 97
3.5 ZUSAMMENFASSUNG 99
4 ANALYSE UND BEWERTUNG VON SCANSTRATEGIEN 101
4.1 ALLGEMEINES 101
4.2 SCHRANKE 1: EINSATZ VON EXPERTENWISSEN UND LITERATURQUELLEN 103
4.2.1 VORGEHEN 103
4.2.2 BEWERTUNG DER SCANSTRATEGIEN HINSICHTLICH EXEMPLARISCHER
ZIELGROESSEN 104
4.2.3 ZUSAMMENFASSUNG 106
4.3 SCHRANKE 2: SIMULATIONSUNTERSUCHUNGEN 107
4.3.1 ALLGEMEINES 107
4.3.2 SIMULATIONSMODELL 108
4.3.3 ZIELE 110
4.3.4 VORGEHENSWEISE UND UNTERSUCHTE PARAMETER 111
4.3.5 AUSWIRKUNGEN DER ENERGIEEINBRINGUNG 113
4.3.6 STEIGERUNG DER PROZESSQUALITAET DURCH ADAPTIVE SCANSTRATEGIEN .115
4.3.7 VALIDIERUNG DER EFFEKTE DURCH PROZESSUNTERSUCHUNGEN 118
IV
INHALTSVERZEICHNIS
4.3.8 ZUSAMMENFASSUNG 120
4.4 SCHRANKE 3: EINFLUSS VON SCANMUSTERN AUF DIE BAUTEILQUALITAET 121
4.4.1 ALLGEMEINES 121
4.4.2 ZIEL DER UNTERSUCHUNGEN UND VERSUCHSPLANUNG 121
4.4.3 VERSUCHSDURCHFUEHRUNG ZUR UNTERSUCHUNG UNTERSCHIEDLICHER
SCANMUSTER 124
4.4.4 ANALYSE DER DURCHGEFUEHRTEN VERSUCHE 125
4.4.5 ZUSAMMENFASSUNG 135
4.5 SCHRANKE 4: OPTIMIERUNG DER SCHICHTQUALITAET DURCH ANGEPASSTE
STRAHLPARAMETER 138
4.5.1 ALLGEMEINES 138
4.5.2 OBERFLAECHENGUETE 138
4.5.3 PORENBILDUNG : 141
4.5.4 SCHICHTVERBINDUNG 144
4.5.5 ZUSAMMENFASSUNG 146
4.6 ZUSAMMENFASSUNG 147
5 AUSWAHL UND UMSETZUNG VON SCANSTRATEGIEN 149
5.1 ALLGEMEINES 149
5.2 AUSWAHL UND DEFINITION EINER SCANSTRATEGIE 150
5.2.1 MOEGLICHE SCANSTRATEGIEN IN DER ELEKTRONENSTRAHL-
UNIVERSALKAMMERANLAGE 150
5.2.2 BESTIMMUNG DER ZIELGROESSEN MIT IHREN GEWICHTUNGSFAKTOREN... 151
5.2.3 BEWERTUNG UND AUSWAHL MOEGLICHER SCANSTRATEGIEN 152
5.3 HERSTELLUNG EINES DEMONSTRATORBAUTEILS 154
5.4 POTENZIALE DES ELEKTRONENSTRAHLSCHMELZENS 158
V
INHALTSVERZEICHNIS
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 161
6.1 ZUSAMMENFASSUNG 161
6.2 AUSBLICK 163
7 LITERATURVERZEICHNIS 165
8 ANHANG 181
8.1 DIAGRAMM ZUR BESCHREIBUNG VON SCANSTRATEGIEN 181
8.2 BEISPIEL EINER MINIMOD-DATEI 182
8.3 NC-PROGRAMME 183
8.4 VERSUCHSUEBERSICHT DES ABSCHNITTS 4.4.3 188
8.5 VERSUCHSUEBERSICHT DER ABSCHNITTE 4.5.2 UND 4.5.4 190
8.6 VERSUCHSUEBERSICHT DES ABSCHNITTS 5.3 192
8.7 IN DER ARBEIT GENANNTE FIRMEN 193
VI
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