3D‐Drucken mit Metallen: Prozesssimulation für die Additive Fertigung

Für das 3D‐Drucken von Metallbauteilen eignet sich das Selektive Laserstrahlschmelzen (SLM). SLM fällt unter die additiven Fertigungstechniken, die eine digitale Produktion nach der Industrie 4.0‐Vision ermöglichen sollen. Die SLM führt einen starken Laserstrahl über ein Bett aus Metallpulver. In der obersten Schicht schmilzt dieser kleine Schweißbahnen in Form des Werkstücks, dann schiebt eine Rakel eine neue Pulverschicht darüber. So entsteht schichtweise das Werkstück. Die erforderlichen hohen Temperaturen im Laserfokus sorgen allerdings für einen thermomechanischen Verzug, der insbesondere bei komplexen Geometrien eine Herausforderung darstellt. Eine Prozesssimulation soll Designer so unterstützen, dass das Werkstück in den gewünschten Maßen ohne intolerable geometrische Fehler, Risse und mit optimal geringer Porosität entsteht. Die Simulation muss die Makroskala des Werkstücks mit der Mesoskala der lokalen Schmelzbadumgebung so verbinden, dass praktikable Rechenzeiten erreichbar sind.