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Voxel Based Material Design: Amalgamation of Additive Manufacturing and Scanning Electron Microscopy

Descripción del proyecto

Múltiples fuentes de electrones favorecen la fabricación aditiva aeroespacial

La fabricación aditiva (FA), un planteamiento ascendente que «agrega» capas sucesivas para producir un componente, ha reducido el coste, el tiempo y el desperdicio de materiales en la producción de piezas aeroespaciales, al tiempo que ha mejorado el espacio y las propiedades del diseño. La FA de fusión de lecho de polvo por haz de electrones (PBF-EB, por sus siglas en inglés) comienza con polvos metálicos que se funden para formar las capas. El reto consiste en controlar el proceso de FA para garantizar las propiedades locales deseadas de los materiales. En el proyecto AMELI, financiado con fondos europeos, se integrará la FA de PBF-EB con un potente microscopio electrónico de barrido, muy utilizado en la investigación para el análisis de materiales. La compleja fuente de calor resultante para la fusión, junto con un análisis de procesos sin precedentes, permitirá superar los escollos actuales y mejorar el rendimiento de piezas aeroespaciales complejas.

Objetivo

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.

Régimen de financiación

ERC-ADG - Advanced Grant

Institución de acogida

FRIEDRICH-ALEXANDER-UNIVERSITAET ERLANGEN-NUERNBERG
Aportación neta de la UEn
€ 2 945 003,00
Dirección
SCHLOSSPLATZ 4
91054 Erlangen
Alemania

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Región
Bayern Mittelfranken Erlangen, Kreisfreie Stadt
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 2 945 003,00

Beneficiarios (1)