On the Impact of Non-Optimal Parameters in Additive Manufacturing

Die additive Fertigung mit ihrem schichtweisen Aufbau bietet eine Vielzahl attraktiver Eigenschaften wie eine noch nie dagewesene Gestaltungsfreiheit und maßgeschneiderte mechanische Eigenschaften. Unter anderem erlaubt das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen von Metallen (PBF-LB/M) die Herstellung hochkomplexer Teile mit einem Minimum an Nachbearbeitungsaufwand. Da die additiven Fertigungsverfahren jedoch vergleichsweise neu sind, gibt es noch einige offene Fragen bezüglich der Prozess-Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehung zu klären. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss verschiedener Prozessabweichungen, die einen nicht-idealen Prozesszustand darstellen, auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften von Eisen- und Aluminiumbasislegierungen untersucht. Aufgrund der großen Anzahl unterschiedlicher Prozessabweichungen konzentrierte sich diese Arbeit auf drei exemplarische, nicht-ideale Prozesse, d.h. Prozessunterbrechungen, die Verwendung von nicht-sphärischen Pulvern und einen variierenden Prozessgasstrom. Durch den Einsatz hochauflösender elektronenmikroskopischer Analysemethoden sowie der Röntgentomographie konnten tiefe Einblicke in die Mikrostruktur und die Defektbildungsmechanismen gewonnen werden. Der Einfluss von Mikrostruktur und Defekten auf die Schädigungsentwicklung unter mechanischer Belastung wurde analysiert und eine Modellidee für eine robuste Produktion abgeleitet und mit bestehenden Konzepten diskutiert.