Laserschweißbarkeit von laseradditiv gefertigten Aluminiumbauteilen
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Biografisk notat
Frank Beckmann hat Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Konstruktionstechnik an der Technischen Universität Hamburg und der University of Manchester studiert. Von 2010 - 2018 war er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik der Technischen Universität Hamburg (TUHH) in verschiedenen Forschungsprojekten zum Thema Laserstrahlschweißen und laseradditiver Fertigung tätig. Im Rahmen dieser Tätigkeit hat er seine Promotion begonnen und im Jahr 2024 erfolgreich abgeschlossen. Parallel zur Tätigkeit an der TUHH hat Herr Beckmann die Laser Zentrum Nord GmbH, die am 01.01.2018 in das Fraunhofer IAPT überführt wurde, mit aufgebaut und seit der Gründung verschiedene leitende Funktionen in der Forschung, dem Projektmanagement sowie dem Vertrieb durchlaufen und wurde in 2020 zum stellvertretenden Institutsleiter ernannt.
Die schweißtechnische Verbindung von laseradditiv gefertigten (3D Druck) Aluminiumbauteilen zeigt eine unzulässig hohe Schweißnahtporosität, die bisher unerforscht ist. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein tiefgehendes Verständnis über die Laserschweißbarkeit dieser Bauteilen vermittelt und Methoden dargestellt, um diese zu optimieren. Hierfür erfolgt zunächst eine Klärung der Porenursache. Darauf aufbauend werden optimierte Schweißstrategien für diese Bauteile dargestellt sowie der werkstoffkundlichen Ursache der Nahtporosität bereits in der Bauteilentstehung, dem 3D-Druckprozess, entgegengewirkt. Weiterhin werden Konstruktionsrichtlinien erarbeitet, die dem Konstrukteur intuitiv eine prozessgerechte Gestaltung der Baugruppen ermöglichen.
Einleitung und Motivation.- Stand der Wissenschaft und Technik.- Herausforderung, Zielsetzung und Vorgehensweise.- Werkstoffkundliche Eingrenzung der Porenursache.- Schweißprozessanalyse.- Maßnahmen zur Minderung des Wasserstoffgehalts im L-PBF-Bauteil.- Konstruktionsempfehlungen für laserstrahlgeschweißte Aluminium-L-PBF-Bauteile.- Validierung.- Zusammenfassung und Ausblick.
Die schweißtechnische Verbindung von laseradditiv gefertigten (3D Druck) Aluminiumbauteilen zeigt eine unzulässig hohe Schweißnahtporosität, die bisher unerforscht ist. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein tiefgehendes Verständnis über die Laserschweißbarkeit dieser Bauteile vermittelt und Methoden dargestellt, um diese zu optimieren. Hierfür erfolgt zunächst eine Klärung der Porenursache. Darauf aufbauend werden optimierte Schweißstrategien für diese Bauteile dargestellt sowie der werkstoffkundlichen Ursache der Nahtporosität bereits in der Bauteilentstehung, dem 3D-Druckprozess, entgegengewirkt. Weiterhin werden Konstruktionsrichtlinien erarbeitet, die dem Konstrukteur intuitiv eine prozessgerechte Gestaltung der Baugruppen ermöglichen.
Der Inhalt
- Bietet ein tiefes Verständnis der Schweißeignung von 3D-gedruckten Aluminiumbauteilen
- Bietet Strategien zur Reduktion der Schweißnahtporosität beim Schweißen von additiv gefertigten Aluminiumbauteilen
- Liefert einen Konstruktionskatalog zur intuitiven Gestaltung von Lasergeschweißten 3D-Druckbauteilen
Der Autor
Frank Beckmann hat Maschinenbau an der Technischen Universität Hamburg (TUHH) und der University of Manchester studiert und war im Anschluss von 2010 - 2018 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik der TUHH tätig. In diesem Rahmen hat er seine Promotion bei Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann erstellt und im Jahr 2024 abgeschlossen. Parallel zur Tätigkeit an der TUHH hat Herr Beckmann die Laser Zentrum Nord GmbH, die am 01.01.2018 in das Fraunhofer IAPT überführt wurde, mit aufgebaut und verschiedene leitende Funktionen durchlaufen. 2020 wurde er zum stellvertretenden Institutsleiter des Fraunhofer IAPT ernannt.
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Frank Beckmann hat Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Konstruktionstechnik an der Technischen Universität Hamburg und der University of Manchester studiert. Von 2010 - 2018 war er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik der Technischen Universität Hamburg (TUHH) in verschiedenen Forschungsprojekten zum Thema Laserstrahlschweißen und laseradditiver Fertigung tätig. Im Rahmen dieser Tätigkeit hat er seine Promotion begonnen und im Jahr 2024 erfolgreich abgeschlossen. Parallel zur Tätigkeit an der TUHH hat Herr Beckmann die Laser Zentrum Nord GmbH, die am 01.01.2018 in das Fraunhofer IAPT überführt wurde, mit aufgebaut und seit der Gründung verschiedene leitende Funktionen in der Forschung, dem Projektmanagement sowie dem Vertrieb durchlaufen und wurde in 2020 zum stellvertretenden Institutsleiter ernannt.