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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Analyse des pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzens hinsichtlich qualitätsrelevanter Bauteileigenschaften

Donnerstag (19.09.2019)
17:00 - 17:30 Uhr Sachs Saal
Bestandteil von:


Das Verfahren des pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen bzw. auch als selektives Laserschmelzen© (SLM), LaserCusing© (GE Additive) oder Direct Metal Laser Sintering© (EOS GmbH) gehört zu den additiven Herstellungsverfahren. Metallisches Pulvermaterial wird basierend auf einem CAD-Modell mittels eines Laserstrahls selektiv aufgeschmolzen und ein dreidimensionales endkonturnahes Funktionsbauteil schichtweise und sukzessive hergestellt. Im Vergleich zu konventionellen subtraktiven Methoden werden eine geringere Notwendigkeit zur Nachbearbeitung, effizientere Materialnutzung sowie eine nahezu vollständige Geometriefreiheit geboten. Prozessbedingt entstehen hohe Abkühlraten und Erstarrungsgeschwindigkeiten bei entsprechend großen Temperaturgradienten. Folgen davon können komplexe Mikrostrukturen mit möglichen metastabilen Phasen, Seigerungen und/oder Eigenspannungen im Bauteil sein. Weitere prozessbedingte Faktoren sind die verbleibende Porosität im Bauteil, der Oberflächenzustand sowie ein zu erwartendes anisotropisches Verhalten der (mech.) Eigenschaften aufgrund des richtungsabhängigen Aufbaus der Bauteile.

Im Fokus dieses Beitrags steht die Herstellung unterschiedlicher Bauteile mittels des pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzens und deren Charakterisierung in Bezug auf die erreichbare Qualität. Dazu werden schwerpunktmäßig verschiedene Eigenschaften und Faktoren betrachtet, die eine zentrale Rolle bei der Beeinflussung der Bauteilqualität einnehmen. In diesem Kontext werden z.B. auch thermodynamische als auch metallkundliche Vorgänge und Prinzipien betrachtet, die sich maßgeblich von den Kenntnissen aus der Anwendung von konventionellen Fertigungsmethoden unterscheiden. Die Analyse umfasst bspw. die Genauigkeit bei der Herstellung komplexer Bauteilgeometrien mit feinen Strukturen, die Bauteildichte, Oberflächengüte oder Eigenspannungen. Weiterführend soll die Notwendigkeit an nachträglichen Bearbeitungs- (z.B. mech. Bearbeitung) und Behandlungsprozessen (z.B. Wärmebehandlung) anhand der erreichten Ergebnisse diskutiert werden. Abschließend wird ein Konzept für einen geschlossenem Prüfkreislauf von additiv hergestellten Bauteilen vorgestellt, der eine gewisse Standardisierung bzgl. der Analyse von Bauteilqualitäten gewähren soll.

 

Sprecher/Referent:
Dennis Pede
Hochschule Furtwangen
Weitere Autoren/Referenten:
  • Mo Li
    Hochschule Furtwangen
  • Tobias Poleske
    Hochschule Furtwangen
  • Prof. Hadi Mozaffari-Jovein
    Hochschule Furtwangen