Home Forschung & Bildung Forscher beseitigen die Porosität bei Metalllaser-Pulverbettfusion durch thermokapillare Kräfte

Forscher beseitigen die Porosität bei Metalllaser-Pulverbettfusion durch thermokapillare Kräfte

Forscher von Missouri S & T untersuchten mithilfe verschiedener Bildgebungs- und Modellierungstechniken, die Porosität bei der Metalllaser-Pulverbettfusion (LPBF) zu verhindern wie sie beispielsweise in Form von Oberflächenporen entstehen.

In ihrer Arbeit mit dem Titel “Pore elimination mechanisms during 3D printing of metals” beschreiben die Forscher ihre Anwendung von In-Situ-Hochgeschwindigkeits- und hochauflösender Synchrotron-Röntgenbildgebungstechnologie sowie Multiphysik-Modellierung, um Porositätsprobleme bei 3D-gedruckten Metallteilen zu erforschen und besser zu verstehen.

Dabei untersuchten sie an verschiedenen Stellen des gesamten Schmelzbades auch den Einfluss der Thermokapillarkraft auf die Porendynamik und entwickelten anhand der Bilder eine ausgeklügelte Kraftkarte. Dabei stellten sie fest, dass sich Poren nicht abhängig der Temperatur und der Thermokapillarkraft bewegen, sondern auch aufgrund des Schmelzflusses.

Außerdem demonstrierten sie, dass die eine hohe Thermokapillarkraft die Bildung von Poren während des Druckens verhindern kann. Der Effekt ließ sich auch auf nicht Pulver basierenden 3D-Drucktechniken nachweisen. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Thermokapillarkraft zur Beseitigung von Poren während des LPBF-Prozesses eingesetzt werden kann und dass der Prozess nicht auf ein bestimmtes Legierungssystem beschränkt ist. Die Ergebnisse könnten des weiteren auch positive Auswirkungen auf Anwendungen wie Laserpolieren, Laserplattieren, Schweißen, Schmelzspinnen, Kernreaktoren und chemische Reaktoren haben.

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