Projektbeschreibung
Steuerung des 3D-Druckprozesses für optimierte Legierungsteile
Die additive Fertigung bzw. der 3D-Druck hat ein enormes Potenzial, die Herstellung von Legierungen zu revolutionieren. Da jedoch keine Legierungsteile mit Mikrostrukturen konzipiert werden können, die die gewünschten Eigenschaften und die notwendige Leistungsfähigkeit haben, lassen sie sich nicht großflächig einsetzen. Die Entwicklung dieser Teile setzt ein gründliches Verständnis und die Kontrolle der Mikromechanismen voraus, welche die finale Mikrostruktur der Teile bestimmen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts GAMMA soll die entscheidende, aber dennoch kaum untersuchte Rolle der Mikromechanismen, die durch einen Temperaturwechsel der Festkörper während der additiven Fertigung angetrieben werden, bei der Bildung der endgültigen Mikrostruktur erforscht werden. Anhand des gewonnenen Wissens wird das Projekt außerdem 3D-gedruckte Teile mit der gewünschten Leistung erzeugen. Dazu werden neuartige Versuchsvorrichtungen und Computermodelle entwickelt und synergetisch genutzt.
Ziel
Additive manufacturing (AM) holds the potential to revolutionize the alloy manufacturing sector through its ability to provide unprecedented control over the design of alloy microstructures during manufacturing. However, the main roadblock preventing its widespread adoption is the inability to design microstructures with desired mechanical responses. An AM process results in the formation of hierarchical microstructures that are extremely sensitive to the process parameters. Minor changes to these parameters can result in very different microstructures that exhibit significant differences in their mechanical response at multiple length scales. Controlling the mechanical response of hierarchical microstructures requires first understanding their formation during the AM process. Current experimental and modeling research efforts are heavily focused on studying the role of melt-pool dynamics and rapid solidification during the AM process.
This project aims at tackling the crucial missing link, which is the microstructure evolution occurring during the long period after solidification and till the end of an AM process, i.e. during Solid-State Thermal Cycling (SSTC), at varying temperature rates and amplitudes. Using novel experimental procedures involving electron microscopy and x-ray synchrotron studies, I will quantify microstructural changes and identify micro-mechanisms caused by SSTC. This will be complemented with development of novel models at intragranular and polycrystalline levels to gain a comprehensive understanding of the role of transient thermal gradients on microstructure evolution. The experiment-modeling synergy will then be harnessed to tailor AM process parameters and suggest in-process/post-process routes to engineer AM microstructures. The approaches developed and the knowledge gained from this project will have far reaching benefits including, but not limited to, guiding emerging solid-state AM technologies such as additive friction stir.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
91128 Palaiseau Cedex
Frankreich