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Additiv gefertigte Bauteile für die Kryotechnik

Konventionell hergestelltes (li) vs. additiv (re) gefertigtes Ventilgehäuse in rostfreiem Stahl zum Einsatz bei 4°K

Auf einen Blick

Beschreibung

Machbarkeitsstudie zur additiven Fertigung von Bauteilen für den Einsatz bei Temperaturen bis 4°K.

Steuer- und Leitungssysteme in der Kryotechnik (teilweise bei < 4°K) sollten so wenig wie möglich Masse behaftet sein, um Temperaturwechselprozesse (Abkühlen/Aufwärmen) nicht zu verlangsamen bzw. bei konstanten Prozesszuständen nicht unnötig zusätzlich gekühlt werden müssen.

Durch den schichtweisen Aufbau des Ventilgehäuses mittels der additiven Fertigung (Selektives Laserschmelzen (SLM) von rostfreiem Stahl, 1.4404) kann ein sehr massenreduziertes Ventilgehäuse gefertigt werden mit einer optimalen Energiebilanz für den Einsatz bei sehr tiefen Temperaturen. Auch lassen sich spezielle Gehäuseformen sehr einfach herstellen.

An die bei sehr tiefen Temperaturen eingesetzten Komponenten werden neben Druckfestigkeit und Dichtheit besondere Anforderung hinsichtlich der verwendeten Werkstoffe und Fertigungsprozesse gestellt. Liegen für konventionelle Fertigungsprozesse genügend standardisierte Normen, Richtlinien und Testverfahren für die eingesetzten Werkstoffe und Fertigungsprozesse vor, fehlen diese Standards für das Selektive Laserschmelzen weitgehend. Im VDI, DIN, ASTM und ISO gibt es Anstrengungen diese Lücke zu schliessen.
In dem Projekt werden ausgehend von den Grundlagen der additiven Fertigung, die Vorteile des selektiven Laserschmelzens an Hand von praktischen Beispielen bei der Entwicklung und Herstellung von Komponenten für die Kryotechnik unter besonderer Berücksichtigung der notwendigen Rückführbarkeit (Abnahme, Normung, Nachweispflicht) der Werkstoff- und Prozesseigenschaften dargestellt