Qualitätsprognosen für das Kaltgasspritzen als festkörperprozessbasiertes, generatives Fertigungsverfahren

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Alexander List

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In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit vorhandener Prognosemodelle auf das Kaltgasspritzen von hochfeste Metallen untersucht. Zu diesem Zweck werden das Auftragsverhalten und die Eigenschaften von mittels Kaltgasspritzen aufgetragenem Ti-6Al-4V, Nickel und fünf unterschiedlichen amorphen Metalllegierungen untersucht. Für Ti-6Al-4V als auch Nickel konnten bestehende Prognosemodelle bestätigt werden. Damit können Prozessvoraussetzungen definiert werden, unter welchen aufgetragenes Material ähnliche mechanische Eigenschaften wie entsprechendes Massivmaterial aufweist. Kaltgasspritzen als additives Fertigungsverfahren für Ti-6Al-4V oder auch Nickel, ist den Untersuchungen zufolge eine gute Ergänzung zu bisher etablierten Techniken wenn im Vordergrund steht, viel Material in kurzer Zeit aufzutragen. Im Gegensatz dazu ist eine Qualitätsprognose für amorphe Metalle deutlich komplexer und gängige Prognosemodelle lassen sich nicht ohne Weiteres anwenden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass auch unter Berücksichtigung des exponentiellen Erweichungsverhaltens kein allgemein für alle amorphen Legierungen gültiges Prognosemodell darzustellen ist. Die Anbindung amorpher Legierungen erfolgt über die Ausbildung von Scherbändern in Folge der Hochgeschwindigkeitsverformung und damit verbundener lokaler Erweichung. Es konnte dennoch gezeigt werden, dass sich Kaltgasspritzen gut dazu eignet, amorphes Material zu verarbeiten. Mit allen in dieser Arbeit zur Anwendung gekommenen amorphen Legierungen, konnte erfolgreich Material aufgetragen werden. Unter anderem wurde dabei auch aufgezeigt, dass Kaltgasspritzen dafür geeignet ist, kostengünstiges Ausgangspulver zu amorphen Schichten oder Teilen aufzubauen.