Numerische und experimentelle Untersuchung des Pulverauftragsprozesses für die additive Fertigung mittels Flow3D AM

Diese Arbeit untersucht das Verhalten eines Metallpulvers im Zusammenhang mit dem Pulverauftragsprozess in pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahren. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines realitätsnahen, numerischen Modells auf Grundlage von experimentell bestimmter Referenzdaten des Metallpulvers. Dazu werden Schüttwinkelversuche mit der Kupferlegierung CuCr1Zr durchgeführt und Versuchsdaten einer Ringscherzelle verwendet, um das Modell zu parametrisieren. Die experimentellen Untersuchungen durch den Schüttkegelversuch und den eigens entwickelten Ausfließversuch zeigen ein gut reproduzierbares Verhalten, wobei beide Versuche einen Wert von etwa 26° ergeben. Auf dieser Grundlage wird das Simulationsmodell aufgebaut und die anziehende Kraft zwischen den Partikeln systematisch variiert. Es zeigt sich, dass ohne eine zusätzliche kohäsive Wechselwirkung der Schüttwinkel der Simulation deutlich unter den experimentellen Ergebnissen liegt. Erst durch Berücksichtigung einer anziehenden Kraft zwischen den Partikeln kann eine realistische Annäherung erzielt werden. Die beste Übereinstimmung ergibt sich für Werte zwischen 2×10-8 bis 3×10-8 N. Insgesamt zeigt die Arbeit, dass die Kombination aus Experimenten und numerischer Simulation ein geeignetes Vorgehen ist, um das Fließverhalten des Pulvers zu untersuchen.