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Influence of contour scans on surface roughness and pore formation using Scalmalloy® manufactured by laser powder bed fusion (PBF‐LB)

Reiber, T. ; Rüdesheim, J. ; Weigold, M. ; Abele, E. ; Musekamp, J. ; Oechsner, M. (2023)
Influence of contour scans on surface roughness and pore formation using Scalmalloy® manufactured by laser powder bed fusion (PBF‐LB).
In: Materials Science and Engineering Technology = Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 2021, 52 (4)
doi: 10.26083/tuprints-00020136
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

Es ist eine neuere Version dieses Eintrags verfügbar.

URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/20136

Kurzbeschreibung (Abstract)

The scandium modified aluminium alloy Scalmalloy® is specifically developed for the use in laser‐based powder bed fusion (PBF‐LB). It is supposed to show potential in the production of lightweight structures due to its high specific strength compared to other aluminium alloys. A limiting factor is the high surface roughness of additively manufactured parts, which has a negative influence on its mechanical properties, especially under cyclic loads. In order to reduce the surface roughness, methods of design of experiments (DoE) are applied to develop contour parameters. Additionally, the formation of pores in keyhole‐mode welding and strategies to reduce the porosity in the contour area are investigated. The surface roughness of vertical walls can be reduced down to Ra < 7 μm using contour scans with a line energy EL >0.9 J mm⁻¹ but keyhole pores start to form applying EL >0.6– 0.75 J mm⁻¹. Two contour parameter sets in different EL‐ranges are developed that can be used to reduce the surface roughness compared to parameter sets without contour scans, without increasing the porosity in the contour area. Their impact on the mechanical properties has to be further investigated.

Typ des Eintrags:

Artikel

Erschienen:

2023

Autor(en):

Reiber, T. ; Rüdesheim, J. ; Weigold, M. ; Abele, E. ; Musekamp, J. ; Oechsner, M.

Art des Eintrags:

Zweitveröffentlichung

Titel:

Influence of contour scans on surface roughness and pore formation using Scalmalloy® manufactured by laser powder bed fusion (PBF‐LB)

Sprache:

Englisch

Publikationsjahr:

22 Dezember 2023

Ort:

Darmstadt

Publikationsdatum der Erstveröffentlichung:

2021

Ort der Erstveröffentlichung:

Weinheim

Verlag:

Wiley-VCH

Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe:

Materials Science and Engineering Technology = Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

Jahrgang/Volume einer Zeitschrift:

(Heft-)Nummer:

DOI:

10.26083/tuprints-00020136

URL / URN:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/20136

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Verlags-DOI

Herkunft:

Zweitveröffentlichung DeepGreen

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

Die scandiumhaltige Aluminiumlegierung Scalmalloy® ist speziell für die Verwendung beim pulverbettbasierten Schmelzen mittels Laserstrahl entwickelt worden. Durch die im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen hohe spezifische Festigkeit birgt sie ein besonders Potenzial in der Fertigung von Leichtbaubaustrukturen. Ein begrenzender Faktor ist dabei die hohe Oberflächenrauheit additiv gefertigter Bauteile, die einen negativen Einfluss auf die mechanischen Festigkeitseigenschaften insbesondere unter zyklischer Belastung ausübt. Um die Oberflächenrauheit zu reduzieren werden mit Methoden der statistischen Versuchsplanung Konturparameter entwickelt. Zusätzlich werden die Bildung von Keyhole‐Poren und Strategien zur Reduzierung der oberflächennahen Porosität untersucht. Dabei kann gezeigt werden, dass die Oberflächenrauheit vertikaler Oberflächen auf eine Rauheit von Ra < 7 μm durch eine Konturbelichtung mit EL>0.9 J mm⁻¹ reduziert werden kann. Ab EL>0.6–0.75 Jmm⁻¹ tritt jedoch die Bildung von Keyhole‐Poren ein. Es können zwei Konturparametersätze in verschiedenen EL‐Bereichen identifiziert werden, mit denen eine Reduktion der Oberflächenrauheit im Vergleich zu Parametersätzen ohne Konturparameter ermöglicht wird, ohne dabei die Porosität in der Konturregion zu erhöhen. Den Einfluss der Konturbelichtung auf die mechanischen Eigenschaften gilt es weiter zu untersuchen.

Deutsch

Freie Schlagworte:

Additive manufacturing, Surface roughness, Keyhole-mode welding, Melt pool dimensions, Contour porosity

Status:

Verlagsversion

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-201363

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 670 Industrielle und handwerkliche Fertigung

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde - Zentrum für Konstruktionswerkstoffe - Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt (IfW-MPA)
16 Fachbereich Maschinenbau > Institut für Produktionsmanagement und Werkzeugmaschinen (PTW)

Hinterlegungsdatum:

22 Dez 2023 13:33

Letzte Änderung:

28 Dez 2023 07:21

PPN:

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