Additive manufacturing with metallic powder materials – development of a strategic material qualification methodology for electron beam powder bed fusion
[ X ]
Tarih
2023
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Türk-Alman Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Eklemeli imalat; özellikle electron ışını ile toz yatağında füzyon prosesi, komponent tasarımı ve imalatı konusunda yeni imkanlar sunmaktadır. Ancak bu alanda ticari olarak kullanılan malzemeler standartlaşmış bir proses parametre nitelendirme yöntemi olmadığından dolayı halihazırda oldukça limitli olup, deneme ve yanılma yöntemi ile bu malzemelerin nitelendirilmesi yapılabilmektedir. Bu bağlamda toz yatağında elektron ışını ile füzyon eklemeli imalat yönteminin yaygınlaşması için proses parametrelerinin stratejik olarak nitelendirilmesi anlamlı bir geliştirme konusu olarak görülmektedir. Bu yüksek lisans tezi ile elektron ışını kullanarak yapılan toz yatağında ergitme prosesine yönelik stratejik olarak malzeme nitelendirme methodolojisi geliştirmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışma kapsamında metaller için toz yatağında füzyon eklemeli imalat prosesi için mevcut olan son teknoloji malzemeler ve yöntemler incelenmiş ve gösterilmiş ve ardından stratejik malzeme nitelendirme metodolojisi geliştirilmiştir. Geliştirilen metodoloji malzeme nitelendirmesini üç ana konuda değerlendirmektedir. Bunlar toz malzeme serilmesi, ön ısıtma ve elektron ışınının pozlanma ve ergitme stratejileri üzerinedir. Tanımlanan ve geliştirilen yaklaşımların uygulanabilirliği ve verimleri bu çalışma kapsamında değerlendirilmiştir. Çalışmayı tamamlamak için geliştirilen metodolojiye müteakip AlSi10Mg malzemesi kullanılarak metodolojinin doğrulaması gerçekleştirilmiş, elde edilen sonuçların özeti gösterilmiş ve sonraki aşamalarda yapılabilecek çalışamalar hakkında bilgi verilmiştir.
Additive manufacturing, and in particular the electron beam powder bed fusion, opens up new possibilities in component manufacturing and design. However, the number of commercially available materials is currently very limited, as there is no standardized methodology for the qualification of process parameters and the material qualification is therefore carried out in a trial-and-error process. The development of a methodology for the strategic qualification of process parameters is currently a relevant development for increasing the market penetration of this additive manufacturing process. Therefore, the aim of the master's thesis is to develop a methodology for the strategic qualification of process parameters for powder bed-based melting of metals using an electron beam. Within the scope of this master's thesis, the state of the art of the available materials and methods for material qualification for powder bed-based melting of metals is presented and the strategic material qualification methodology is developed which includes three main topics. These topics are powder deposition, preheating and exposure strategies in electron beam powder bed fusion. Identified and developed approaches are examined for their applicability and efficiency. A subsequent validation of the developed methodology with the material AlSi10Mg is performed and, a summary of the results and an outlook of further necessary research work is given to complete the work.
Additive manufacturing, and in particular the electron beam powder bed fusion, opens up new possibilities in component manufacturing and design. However, the number of commercially available materials is currently very limited, as there is no standardized methodology for the qualification of process parameters and the material qualification is therefore carried out in a trial-and-error process. The development of a methodology for the strategic qualification of process parameters is currently a relevant development for increasing the market penetration of this additive manufacturing process. Therefore, the aim of the master's thesis is to develop a methodology for the strategic qualification of process parameters for powder bed-based melting of metals using an electron beam. Within the scope of this master's thesis, the state of the art of the available materials and methods for material qualification for powder bed-based melting of metals is presented and the strategic material qualification methodology is developed which includes three main topics. These topics are powder deposition, preheating and exposure strategies in electron beam powder bed fusion. Identified and developed approaches are examined for their applicability and efficiency. A subsequent validation of the developed methodology with the material AlSi10Mg is performed and, a summary of the results and an outlook of further necessary research work is given to complete the work.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
