Arbeitsfelder
CALMS - Charakterisierung additiv laser-gefertigter Strukturen
Im Arbeitsfeld CALMS steht die laseradditive Fertigung (LAM) von Strukturen Essenzielles oder Pulver auf Al-,
Ti-, TiAl- und Mg-Basis sowie Stahllegierungen (Duplex-Stahl, S355) im Vordergrund. Dabei werden die LAMStrukturen hinsichtlich Festigkeit, Ermüdung, Risszähigkeit, Eigenspannung, Gefüge, Konstitution und Textur untersucht. Essenzielles Ziel ist es, die Beständigkeit gegen Ermüdung, Korrosion und Verschleiß zu erhöhen.
Dies soll erreicht werden durch
- Verknüpfung von LAM-Prozess (Process), Materialeigenschaften (Properties) und Strukturverhalten (Performance) (“3P“)
- Entwicklung von Methoden zur Steuerung und Überwachung von LAM-Prozessen abgestimmt auf Eigenschaften und Strukturverhalten (“Rückkopplung“)
- Entwicklung von digitalen Methoden, um o.g. Verknüpfung zu erreichen durch maschinelles Lernen, KI, digitale Zwillinge
ILMS - Integrität der mit Laser prozessierten Werkstoffe und Strukturen
Im Zuge werkstoffmechanischer Untersuchungen stellt sich oftmals heraus, dass Laserstrahlschweißen (LBW)
oder laseradditive Fertigung (LAM) zu einer lokalen Degradation eines mechanischen Eigenschaftsprofils von
Bauteilen und Strukturen geführt hat. Abhilfe kann das Verfahren des Laser Shock Peening (LSP) liefern, das
Eigenspannungsmodifikationen durch Erzeugung von Druckeigenspannungen in lastkritischen
Bauteilbereichen ermöglicht. Druckeigenspannungen wirken sich vorteilhaft auf die Beständigkeit gegen
Ermüdung, Korrosion und Verschleiß aus. Es hat sich auch gezeigt, dass das LSP im Kontext der
Schadenstoleranz als Reparaturmethode zur Arretierung von Rissen eingesetzt werden kann. LSP kann aber
auch als berührungsloses Umformwerkzeug eingesetzt und als Laser Peen Forming (LPF) betrieben werden,
um durch makroskopische plastische Verformung einer Struktur definierte Zielgeometrien zu erreichen oder
geometrischen Verzug durch Richten zu korrigieren.
Ziel ist es, neuronale Netze und digitale Zwillinge zu entwickeln, um die physikalischen Mechanismen während
der Wechselwirkung zwischen kurzen Laserpulsen hoher Energie und Werkstoffoberfläche zu verstehen.
Daraus lassen sich Prozessstrategien ableiten, Strukturen wirksam zu bearbeiten.