Projektbeschreibung
Elektronen, die zwei Hüte tragen, unterstützen die additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrt
Die additive Fertigung (AF), ein von der Basis ausgehender Ansatz, bei dem aufeinanderfolgende Schichten zur Herstellung eines Bauteils „hinzugefügt“ werden, hat die Kosten, den Zeitaufwand und die Materialverschwendung bei der Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt verringert und gleichzeitig den Designraum und die Eigenschaften verbessert. Beim Pulverbettschmelz-Elektronenstrahlverfahren (PBF-EB) werden zunächst Metallpulver geschmolzen, um die Schichten zu bilden. Die Herausforderung besteht darin, den Prozess der additiven Fertigung so zu steuern, dass die gewünschten lokalen Materialeigenschaften gewährleistet sind. Das EU-finanzierte Projekt AMELI wird PBF-EB AF mit der leistungsstarken Rasterelektronenmikroskopie kombinieren, die in der Forschung für die Analyse von Materialien weit verbreitet ist. Die sich daraus ergebende komplexe Wärmequelle für das Schmelzen in Verbindung mit einer noch nie dagewesenen Prozessanalyse wird die derzeitigen Hindernisse überwinden und den Weg für eine verbesserte Leistung komplexer Luft- und Raumfahrtteile ebnen.
Ziel
AMELI aims to exploit the potential of the layer-by-layer approach of metal powder bed based additive manufacturing to blaze the way to a groundbreaking new design freedom in manufacturing: Voxel based material design. If successful, AMELI will solve one of the most important challenges in metal-based manufacturing of high performance components: Control and adaption of the local material properties. In order to reach this aim, AMELI will amalgamate the potential of powder bed based electron beam additive manufacturing (PBF-EL) with the analytic power of electron scanning microscopy (SEM). AMELI will to push the performance limits of components made of high performance alloys for demanding applications as required e.g. for aviation or power generation. The applications comprise components for aircraft and land-based gas turbines to increase the efficiency and to reduce emissions as well as parts for hydrogen generation for regenerative energy generation. Thus, AMELI will contribute to sustainable energy supply and mobility. Prerequisite to realize voxel based material design is to reach full control of the local thermal conditions during material creation. This requires numerical tools to predict the corresponding digital processes, the possibility to realize these processes and unparalleled process and material analysis for control. We target to accomplish this by combining cutting-edge process technology, forefront process modeling and unprecedented analysis based on electron inspection. AMELI is based on a pioneering PBF-EL technology to realize both, complex and very dynamic heat sources for local material property control and a probe for electron analysis leading to an unmatched depth of process information. Only this combination will eventually enable us to implement cutting-edge digital processes and process monitoring as fundament for closed-loop process control to demonstrate voxel based material design in complex high-performance components.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologymechanical engineeringvehicle engineeringaerospace engineeringaircraft
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopyelectron microscopy
- engineering and technologymechanical engineeringmanufacturing engineeringadditive manufacturing
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energyhydrogen energy
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
91054 Erlangen
Deutschland