Prozesskettensimulation in der additiven Fertigung

Das additive Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB) erlaubt es, metallische Bauteile werkzeugfrei mit fast 100 Prozent Dichte und ohne geometrische Einschränkungen zu produzieren. Prozessbedingt können jedoch von der Bauteilgeometrie abhängige Formabweichungen von mehreren Millimetern auftreten. Um kostenintensives Trial and Error zu vermeiden, können der Aufbauprozess und die Formabweichung mit Softwaretools wie Simufact Additive von der Simufact Engineering GmbH simuliert und kompensiert werden. Die Oberflächenqualität und die Toleranzen entsprechen trotz Verzugskompensation nicht den Anforderungen an Funktionsflächen, wie etwa Lagersitze oder Fügestellen und müssen spanend nachbearbeitet werden. Durch den Materialabtrag verteilen sich die Eigenspannungen im Bauteil um und es werden prozessbedingt neue Spannungen überlagert. Im Rahmen des BMBF-Projektes ReAddi wird die mit der PBF-LB Simulation gekoppelte Finite Elemente Simulation der Nachbearbeitung additiv gefertigter Bauteile entwickelt. Der Materialabtrag wird basierend auf dem realen Werkzeugpfad über Elementlöschung abgebildet und die Werkzeug-Werkstück-Interaktion über thermomechanische Lastkollektive modelliert. Erste Simulationen zeigen einen deutlichen Einfluss der thermomechanischen Lastkollektive auf den Verzug.

Weitere Informationen:

Projektseite Readdi: https://www.wbk.kit.edu/wbkintern/Forschung/Projekte/ReAddi/index.php
 

Bildquelle: @ Pierre von Dufair (Spanende Nachbearbeitung eines Lagersitzes an einem im PBF-LB-Prozess hergestellten, topologieoptimierten Bauteil.)