Die additive Fertigung von metallischen Bauteilen hat in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Die schnelle Fertigung und rasche Verfügbarkeit von Ersatzteilen, als auch eine Erhöhung der Designfreiheit sind dabei wesentlich Vorteile gegenüber herkömmlichen Fertigungsverfahren. So ermöglicht beispielsweise das Laserpulverbettverfahren durch die Implementierung komplexer interner Kühlkanäle in Werkzeugen, und die dadurch erhöhte Schnittgeschwindigkeit, wirtschaftliche Vorteile. Im Gegensatz zu kohlenstoffarmen Maragingstählen, die rissfrei mit niedrigen Vorwärmtemperaturen der Bauplattform verschweißt werden können, sind Werkzeugstähle mit hohen Gehalten an Kohlenstoff und Legierungselementen während des Erstarrungs- und Wiedererwärmungsprozesses, und den extrem schnellen Abkühlraten bei der additiven Fertigung, anfällig für Risse. Die Bandbreite der Ursache der möglichen Rissarten reicht dabei von den Mechanismen der Kalt- und Heißrissbildung bis hin zu spannungsinduzierten Umwandlungs- oder Schrumpfrissmechanismen.

In der vorgestellten Arbeit wird der Zusammenhang zwischen mikroskopischen Rissen, der lokalen Mikrostruktur, den vorhandenen Eigenspannungsgradienten und der rissnahen lokalen Elementkonzentration anhand von hochlegierten Werkzeugstählen gezeigt. Die angewendeten Methoden umfassen die Elektronenmikroskopie, die Atomsondentomographie, als auch den Einsatz von hochenergetischer Synchrotronstrahlung. Es wird gezeigt, dass die Bildung von horizontalen Mikrorissen mit Eigenspannungsabfällen im Längs- und Querschnitt korrelieren, und die Risse bevorzugt von Kerben am Rand der Probe oder der Grenze zur Bauplattform ausgehen. Bemerkenswerterweise breiten sich die Risse dabei vorwiegend entlang des Netzwerks eutektischer intergranularer Karbide aus. Ein Vergleich der repräsentativen Karbidgrößen an den Rissoberflächen und in den rissfreien Bereichen zeigt, dass sich dabei die Risse vorzugsweise transkristallin durch die Karbide ausbreiten, während keine Korrelation zur Martensitbildung zu beobachten ist. Daher wurde die spannungsinduzierte Rissbildung von eutektischen Karbiden, die sich während der Erstarrung gebildet haben und im festen Zustand aufgrund von Zugspannungsakkumulationen brechen, als der vorherrschende Rissmechanismus des untersuchten Werkzeugstahls während der additiven Fertigung ermittelt.