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Vortrag

Einfluss lokaler Fehlstellen auf die statische Festigkeit laser-strahlgeschmolzener Bauteile

Mittwoch (25.04.2018)
13:30 - 13:50 Uhr Raum 0.226
Bestandteil von:


Das Laser-Strahlschmelzverfahren findet derzeit Einzug in die industrielle Serienfertigung. Die verfahrensseitigen Möglichkeiten zur Herstellung individualisierter und geometrisch-funktionaler Bauteile sind allgemein anerkannt. Die sich einstellenden mechanisch-technologischen Eigenschaften genügen prinzipiell den Anforderungen der industriellen Anwendung.

Hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der qualitätsrelevanten Bauteileigenschaften herrscht jedoch noch Handlungsbedarf, da leichte Schwankungen bei der Prozessführung oder den Prozessrandbedingungen zu Fehlstellen während des schichtweisen Aufbaus des Bauteilvolumens führen können. Bei diesen Fehlstellen kann es sich um Bereiche handeln, in denen das zugrundeliegende Pulvermaterial nicht vollständig aufgeschmolzen wurde, oder in denen sich Poren unterschiedlicher Gestalt und Ausdehnung gebildet haben. Im vorliegenden Beitrag werden die Auswirkungen dieser Fehlstellen auf die sich einstellenden Festigkeitskennwerte des statischen Zugversuchs untersucht. Hierzu werden Zugproben an unterschiedlichen Bereichen mit Fehlstellen einer definierten Größe im Bereich von 1 µm bis 1150 µm versehen und hergestellt. Durch lichtmikroskopische Untersuchungen wird bewertet bis zu welcher Defektgröße eine Ausheilung durch die erneute Umschmelzung bei der Erzeugung der nächsten Bauteilschicht erfolgen kann. Anhand dieser Untersuchung erfolgt eine Einteilung der lokalen Defekte in Fehlerkategorien, die für die Erstellung eines Versuchsplans für die Bestimmung der statischen Festigkeit genutzt werden. Hierbei wird der Fehleranteil pro Bauteilquerschnitt mit der resultierenden Festigkeit, Bruchdehnung und Einschnürung in Verbindung gebracht.

Die hier gewonnenen Erkenntnisse zeigen eine unterschiedliche Ausprägung der Zugfestigkeit mit steigendem Fehleranteil pro Bauteilquerschnitt. Bemerkenswert ist hierbei, dass bei geringem Fehleranteil eine starke Streuung der Zugfestigkeitswerte zu beobachten ist, welche mit steigendem Fehleranteil sinkt. Mit einer Erhöhung des Fehleranteils pro Querschnitt wurde zunächst eine Erhöhung der Zugfestigkeit beobachtet, welche erst bei Fehleranteilen von etwa 11,5 % deutlich absinkt.

Der vorliegende Beitrag stellt Hypothesen zur Beobachteten Erhöhung der Zugfestigkeit auf und liefert einen Ausblick auf die sich hieraus ergebenden weiteren Fragestellungen.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Stefan Kleszczynski
Universität Duisburg-Essen
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Gerd Witt
    Universität Duisburg-Essen