RADAM

Rapid alloy design for additive manufacturing: A high-throughput thermodynamic and kinetic simulation approach

Um den immer anspruchsvolleren Anforderungen des Mobilitätssektors gerecht zu werden, werden neue hochleistungsfähige und nachhaltig gestaltete metallische Legierungen benötigt, die an innovative und zukunftsweisende Fertigungsverfahren, wie die additive Fertigung (AM), angepasst sind. Diese gemeinsame Entwicklung von Material und Prozess stellt eine multidimensionale Herausforderung dar, die einen systematischen Ansatz erfordert. In diesem Zusammenhang bieten rechnergestützte Methoden die Möglichkeit, eine große Anzahl von Legierungen im Hinblick auf den Einfluss der chemischen Zusammensetzung und der Prozessparameter auf die Mikrostruktur und deren Auswirkungen auf die finalen Eigenschaften der additiv hergestellten Legierung zu untersuchen. Aus diesem Grund ist das übergeordnete Ziel dieses Projekts die Entwicklung eines rechnergestützten Hochdurchsatzverfahrens für eine schnelle und effizientere Entwicklung maßgeschneiderter Legierungen, mit dem die zugrunde liegenden Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen durch das Untersuchen Tausender verschiedener chemischer Zusammensetzungen und Prozessparameter ermittelt werden können. Im Rahmen dieses Projekts wird eine neue rechnergestützte CALPHAD-basierte Hochdurchsatzmethode entwickelt, die den Einfluss der chemischen Zusammensetzung und der thermischen Prozessparameter auf das Ausscheidungsverhalten, die mechanischen Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit ermittelt. Neben der Leistungsfähigkeit der Legierungen wird auch eine nachhaltige Legierungsstrategie verfolgt, die die Optimierung des Energieverbrauchs während des AM-Prozesses und die Entwicklung von recycelbaren Legierungen berücksichtigt. Anschließend wird der validierte Ansatz verwendet, um die Nickel-Basis-Superlegierungen, insbesondere die CM247 Legierung, in Bezug auf seine mechanischen Eigenschaften, seine Verarbeitbarkeit und seine Nachhaltigkeit für die additive Fertigung zu optimieren und gleichzeitig Zeit, Ressourcen und Kosten während der Legierungsentwicklung bei Oerlikon einzusparen. Die im Rahmen des RADAM-Projekts entwickelte Methodik, die auch die Modellierung der Ausscheidungskinetik im Festkörper und ihrer Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften umfasst, ist eine ideale Ergänzung zu Oerlikon‘s Software Scoperta.

Leitung des Forschungsprojekts

• Evgeniya Kabliman
• Justin Cheney

Forschende

• Ahmed Aslam
• Kevin Kaufmann