14.09.2018 | Ausgabe 09/2018

Special - Additive Fertigung: Einfluss lokaler Fehlstellen auf die statische Festigkeit laser-strahlgeschmolzener Bauteile

Bewertung der lichtmikroskopisch achweisbaren Fehlerausprägung in Abhängigkeit der Fehlstellenbreite und -höhe / Quelle : Stefan Kleszczynski, Gerd Witt

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 von 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 aus dem statischen Zugversuch untersucht. Hierzu werden Zugproben an unterschiedlichen Bereichen mit Fehlstellen einer definierten Größe 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.

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