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Erschienen in: BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte 3/2020

28.02.2020 | Originalarbeit

From Melt Pool to Microstructure to Mechanical Properties: A Simulative Approach to L-PBF Processed Material Behaviour

verfasst von: M.Sc. Jonas Zielinski, Dr. Guillaume Boussinot, Dr. Gottfried Laschet, Dr. Markus Apel, Prof. Dr. Johannes Henrich Schleifenbaum

Erschienen in: BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte | Ausgabe 3/2020

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Abstract

An important goal for the additive manufacturing (AM) community is to predict the material-dependent effective mechanical properties of a build-up specimen. In this work three coupled simulations to calculate the mechanical properties of laser-power bed fusion (L-PBF) processed IN718 are used. These values are compared to experimental data from literature. In the future, this approach is going be used for newly designed materials to estimate the expected mechanical properties and the resulting microstructure (As an extra step, the thermophysical properties of the new alloy have to be calculated in advance). The simulation chain to solve this challenge involves the simulation of the melt pool behaviour during the L‑PBF process to obtain the solidification conditions. These are required to then calculate the microstructural growth behaviour with the phase-field method. The resulting microstructure is homogenized to obtain the final effective mechanical properties of the L‑PBF processed material. The simulation results are compared with according results from experiments at each step to verify the approach and each simulation result.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Zielinski, J.; Düchting, J.; Schleifenbaum, J. H.: Measurement of the Effective Absorption of Laser Radiation for Different States Relevant in the SLM Process on the Example of Ti6Al4V, DDMC 2018 : Fraunhofer Direct Digital Manufacturing Conference proceedings, Direct Digital Manufacturing Conference, Berlin, March 14–15, 2018, Fraunhofer Generativ, 2018 Zielinski, J.; Düchting, J.; Schleifenbaum, J. H.: Measurement of the Effective Absorption of Laser Radiation for Different States Relevant in the SLM Process on the Example of Ti6Al4V, DDMC 2018 : Fraunhofer Direct Digital Manufacturing Conference proceedings, Direct Digital Manufacturing Conference, Berlin, March 14–15, 2018, Fraunhofer Generativ, 2018
4.
Zurück zum Zitat Laschet, G.; Apel, M.: Thermo-elastic homogenization of a 3‑D steel microstructure simulated by the phase field method, Steel Res. Int., 81 (2010), p 637 Laschet, G.; Apel, M.: Thermo-elastic homogenization of a 3‑D steel microstructure simulated by the phase field method, Steel Res. Int., 81 (2010), p 637
5.
Zurück zum Zitat Laschet, G.; Kashko, T.; Benke, S.; Öte, M.; Bobzin, K: Prediction of effective properties, in Schmitz, G. J.; Prahl, U. (Eds): Integrated Compuational Materials Engineering—Concepts and Application of a Modular Platform, Weinheim, Germandy: Wiley-VCH, 2012, pp 81–115 Laschet, G.; Kashko, T.; Benke, S.; Öte, M.; Bobzin, K: Prediction of effective properties, in Schmitz, G. J.; Prahl, U. (Eds): Integrated Compuational Materials Engineering—Concepts and Application of a Modular Platform, Weinheim, Germandy: Wiley-VCH, 2012, pp 81–115
6.
Zurück zum Zitat Martin, G.; Ochoa, N.; Sai, K.; Hervé-Luanco, E.; Cailletaud, G: A multicale model for the elastoviscoplastic behaviour of directionally solidified alloys: application to FE structural computations, Int. Jnl. Solids Struct., 51 (2014), p 1175 CrossRef Martin, G.; Ochoa, N.; Sai, K.; Hervé-Luanco, E.; Cailletaud, G: A multicale model for the elastoviscoplastic behaviour of directionally solidified alloys: application to FE structural computations, Int. Jnl. Solids Struct., 51 (2014), p 1175 CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Kumara, C.; Deng, D.; Moverare, J.; Nylen, P.: “Modelling of anisotropic elastic properties in alloy 718 build by electron beam melting”, Mater. Scien. & Technology, 34 (2018), p 529 CrossRef Kumara, C.; Deng, D.; Moverare, J.; Nylen, P.: “Modelling of anisotropic elastic properties in alloy 718 build by electron beam melting”, Mater. Scien. & Technology, 34 (2018), p 529 CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Song, J.; Gao, Z.; Zhang, L.; Wu, W.; He, B.; Lu, L.: “rediction on elastic properties of Nb-doped Ni systems, Molecular Simulation, 45 (2019), p 935 CrossRef Song, J.; Gao, Z.; Zhang, L.; Wu, W.; He, B.; Lu, L.: “rediction on elastic properties of Nb-doped Ni systems, Molecular Simulation, 45 (2019), p 935 CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Tegze, G.; Tóth, G. I.; Gránásy, L.: Faceting and Branching in 2D Crystal Growth, Phys. Rev. Lett., 106 (2011), p 195502 CrossRef Tegze, G.; Tóth, G. I.; Gránásy, L.: Faceting and Branching in 2D Crystal Growth, Phys. Rev. Lett., 106 (2011), p 195502 CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Ghosh, S.; Ofori-Opoku, N.; Guyer, J. E.: Simulation and analysis of γ‑Ni cellular growth during laser powder deposition of Ni-based superalloys, Comp. Mat. Sc., 144 (2018), p 256 CrossRef Ghosh, S.; Ofori-Opoku, N.; Guyer, J. E.: Simulation and analysis of γ‑Ni cellular growth during laser powder deposition of Ni-based superalloys, Comp. Mat. Sc., 144 (2018), p 256 CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Gong, X.; Wang, X.; Jones, Z.: Characterization of Microstructure and Mechanical Property of Inconel 718 from Selective Laser Melting, Conference Paper, ASME 2015, International Manufacturing Science and Engineering Conference, Houston, Texas USA, 2015 Gong, X.; Wang, X.; Jones, Z.: Characterization of Microstructure and Mechanical Property of Inconel 718 from Selective Laser Melting, Conference Paper, ASME 2015, International Manufacturing Science and Engineering Conference, Houston, Texas USA, 2015
13.
Zurück zum Zitat Eiken, J.; Böttger, B.; Steinbach, I.: Multiphase-field approach for multicomponent alloys with extrapolation scheme for numerical application, Phys. Rev. E, 73 (2006), p 066122 CrossRef Eiken, J.; Böttger, B.; Steinbach, I.: Multiphase-field approach for multicomponent alloys with extrapolation scheme for numerical application, Phys. Rev. E, 73 (2006), p 066122 CrossRef
Metadaten
Titel
From Melt Pool to Microstructure to Mechanical Properties: A Simulative Approach to L-PBF Processed Material Behaviour
verfasst von
M.Sc. Jonas Zielinski
Dr. Guillaume Boussinot
Dr. Gottfried Laschet
Dr. Markus Apel
Prof. Dr. Johannes Henrich Schleifenbaum
Publikationsdatum
28.02.2020
Verlag
Springer Vienna
Erschienen in
BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte / Ausgabe 3/2020
Print ISSN: 0005-8912
Elektronische ISSN: 1613-7531
DOI
https://doi.org/10.1007/s00501-020-00965-4

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